Proteoliposomes à courbure inversable – FLiPosomes

Le projet FLiPosomes vise l'exploration d'une méthode générale pour formuler in vitro des protéoliposomes utilisables comme nanoréacteurs biocatalytiques. L'encapsulation de fortes concentrations en enzymes s' appuiera notamment sur un couplage entre courbure membranaire et réponse en température de constructions chimères de protéines contenant une séquence élastine. Les formulations élémentaires de "capsules lipidiques" trouvent de multiples usages en pharmacie, en cosmétique, pour l'agro-alimentaire, mais ont aussi un intérêt plus fondamental pour modéliser des membranes naturelles contenant des protéines membranaires. Reconstituer de façon bien contrôlée un système protéolipidique capable d'approcher la composition et une fonction de compartiments naturels reste toutefois soumis à des protocoles exigeants, essentiellement praticables à l'échelle du laboratoire.

Comme alternative aux approches conventionnelles, nous utiliserons la production bactérienne de membranes interne (E. coli) induite par surexpression d'un châssis protéique constitué d'une ancre membranaire et d'un domaine élastine (ELP). En franchissant une température seuil, les peptides ELP effectuent une transition conformationnelle entre une forme dépliée soluble et une forme plus hydrophobe, qui s'auto-agrège en général. Par bio-ingénierie, nous obtiendrons ainsi des membranes décorées d'une couronne ELP thermosensible et de forte densité. Il s'agira du premier système permettant d'étudier l'impact sur la membrane, et sur les interactions latérales entre protéines, de changements thermo-controlés des interactions entre protéines. En optimisant séquences et marquages chimiques, nous explorerons 1) l'effet sur la courbure membranaire des chimères ELP et leur tropisme pour la courbure, cad l'impact de transition thermiques sur la courbure spontanée et le coefficient de partage des protéines entre membranes planes ou nanotubes, 2) la capture d'enzymes fusionnées ELP par une couronne dense présentant les peptides ELP, 3) l'inversion de topologie (intérieur/extérieur) des liposomes sous stress par enrobage d'agrégats ELP. Les réponses thermiques seront étudiées i) par QCM-D (dépôts de membranes), ii) avec des vésicules en solution (diffusion lumière, dichroisme circulaire, FACS), et iii) en caractérisant les effets de courbure sur vésicules géantes (étirement de nanotubes). Des porines co-insérées permettrons de réaliser des nanoreacteurs perméables aux substrats.