ANR-DFG - Appel à projets générique 2020 - DFG

Vers une nouvelle génération de polymères pour la caractérisation moléculaire des RCPG en nanodisques lipidiques – NanoBelt

Résumé de soumission

Les protéines membranaires (PMs) jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement cellulaire en contrôlant la communication entre cellules et avec leur environnement ainsi que le transport de nutriments. Les PMs représentent à l’heure actuelle environ la moitié des cibles thérapeutiques. Malheureusement, leur caractérisation reste délicate en raison de la nécessite de maintenir un environnement mimant la membrane native. Or, les méthodes classiques pour isoler les PMs reposent souvent sur une chimie inappropriée et agressive conduisant à leur dénaturation.

Parmi les stratégies chimiques alternatives, les nanodisques de phospholipides et de copolymères amphiphiles styrène/acide maléique (SMA) présentent un fort potentiel. Le SMA peut former directement des « patchs » à partir de membranes naturelles ou artificielles. Ces « patchs », constitués d’une double couche lipidique dans laquelle la protéine est insérée, imitent l'organisation lamellaire des membranes cellulaires. Cependant, cette technologie prometteuse est limitée par le fait que les polymères actuellement disponibles affectent la dynamique des lipides et de la protéine qui est un élément essentiel à la fonction des PM. Deux autres limitations sont la présence de cycles aromatiques qui absorbent fortement en UV ainsi que la densité de charge élevée due à la présence de groupes carboxyliques sur la chaîne polymère. Dans ce contexte, NanoBelt vise à développer de nouveaux polymères amphiphiles combinant une forte capacité à solubiliser des membranes tout en ayant un impact modéré sur la dynamique des lipides, une faible absorption UV, une densité de charge négligeable, ainsi que la capacité à maintenir la fonction et de la dynamique conformationnelle des protéines encapsulées.

NanoBelt repose sur le constat que les propriétés solubilisantes des polymères dépendent fortement de plusieurs paramètres structuraux (nature et répartition des monomères le long du polymère, hydrophobie, degré de polymérisation…) qui à leur tour modulent la dynamique conformationnelle des protéines et des lipides. Ces variables cruciales ne pourront être ni identifiées ni améliorées si des séries de polymères aux propriétés bien définies ne sont pas produites.

Les polymères seront préparés par le partenaire 1 (Avignon Université) soit par post-fonctionnalisation de polymères existants avec des groupes polaires et apolaires appropriés, soit par synthèse de polymères à partir de monomères fonctionnalisés.

Le partenaire 2 (Kaiserslautern) caractérisera l’efficacité de ces nouveaux polymères à solubiliser les lipides et à former des nanodisques, ainsi que leur aptitude à extraire des PMs directement à partir de membranes cellulaires. Les polymères les plus prometteurs seront ensuite validés à l’aide de PMs particulièrement labiles et sensibles, les RCPG.

Le Partenaire 3 (Montpellier) utilisera le récepteur de la ghréline comme modèle de RCPG de la classe A. Le récepteur recombinant sera assemblé en nanodisques formés avec les nouveaux polymères et ses propriétés pharmacologiques seront comparées à celles des systèmes natifs.

Le partenaire 4 (Leipzig) utilisera le récepteur du facteur de libération de la corticotropine (CRF1R) comme modèle de RCPG de classe B. De nouveaux senseurs FRET permettront d’étudier la dynamique conformationnelle de cette cible thérapeutique assemblée dans nos nanodisques.

En utilisant une approche systématique de validation basée sur les compétences complémentaires des partenaires 2, 3 et 4, nous souhaitons établir une relation structure-activité qui permettra une conceptualisation plus rationnelle des polymères synthétisés par le partenaire 1. L'objectif ultime consiste à identifier et à valider de nouveaux polymères capables d’extraire directement à partir de membranes cellulaires et de manière douce et efficace des PMs sous forme de nanodisques membrane-protéine tout en assurant à la protéines le maintien de sa fonction et de sa dynamique conformationnelle.

Coordination du projet

Grégory DURAND (Avignon Université / Institut des Biomolécules Max Mousseron)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

AU / IBMM Avignon Université / Institut des Biomolécules Max Mousseron
Leipzig University
TUK Technische Universität Kaisersalutern
IBMM Institut des Biomolécules Max Mousseron

Aide de l'ANR 351 522 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2021 - 36 Mois

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