Un nouveau marquage isotopique pour l’étude des assemblages biomoléculaires
CEA
L’étude fonctionnelle et structurale des macromolécules biologiques est une tâche difficile compte tenu de la dimension des objets étudiés et de leur flexibilité. La spectroscopie RMN est la méthode de choix pour étudier, avec une résolution atomique, les propriétés structurales et dynamiques des macromolécules biologiques en solution. L’utilisation de spectromètres RMN opérant à des champs magnétiques élevés a grandement amélioré la résolution des observations. Toutefois, pour permettre de repousser les frontières de cette méthode à l’analyse des assemblages biomoléculaires pouvant atteindre un mégaDalton , il est nécessaire d’avoir recours à une technique de marquage isotopique des protéines. Avec cette technique, 100 % des atomes naturels d’hydrogène contenus dans les protéines sont dans un premier temps remplacés par du deutérium. Dans un deuxième temps quelques atomes de deutérium, placés dans des positions particulières de la protéine sont à l’inverse remplacé par de l’hydrogène. Cette technique permet de simplifier l’analyse de la structure en regardant uniquement les atomes d’hydrogène d’intérêt.
Les chercheurs de l’IBS et de l’iRSTV ont développé un protocole permettant d’incorporer des groupes méthyls 13CH3 de façon stéréosélective dans les acides aminés Leucine et Valine des protéines, directement lors de leur synthèse. Ce procédé de marquage qui allie synthèse organique et biotransformation enzymatique, a nécessité la mise en place et l’optimisation de modes de synthèse organiques permettant de produire différents précurseurs spécifiquement enrichis en isotopes stables - deutérium et en carbone-13. Ce marquage augmente considérablement la qualité des données RMN et constitue une base simple et efficace pour l’application des techniques RMN à des édifices supramoléculaires complexes.
----------------------------------------------------------------------------
Protonation Stéréosélective: Dans les protéines les leucines et les valines possèdent en bout de chaînes deux méthyls. La protonation sera stéréosélective si elle permet d’introduire spécifiquement des protons dans un seul de ces méthyles.
Résonance Magnétique Nucléaire : phénomène par lequel un noyau de l'atome considéré absorbe les rayonnements électromagnétiques d'une fréquence spécifique en présence d'un fort champ magnétique. Ses applications concernent la physique, la chimie, l’imagerie médicale et la biologie structurale. L’IBS est labellisé plateforme nationale et européenne d’accueil pour la RMN très haut champ
MegaDalton : Le Dalton est avec une assez bonne précision, la masse d’un atome d’hydrogène. Un acide aminé d’une protéine représente environ 110 Da, un assemblage d’ 1 megaDalton contient environ 9000 acides aminés.
Couverture de la revue Angewandte Chemie international Edition : Stratégie de marquage isotopique pour améliorer l’étude des complexes moléculaires par RMN
Référence des équipes de recherche :
- Laboratoire de résonance magnétique nucléaire (LRMN), Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel (IBS, Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier), Grenoble).
- Laboratoire de Biophysique Moléculaire (LBM), Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel (IBS, Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier), Grenoble).
- Laboratoire d’Ingénierie des Macromolécules (LIM), Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel (IBS, Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier), Grenoble).
- Laboratoire de chimie et biologie des métaux (LCBM) de l’Institut de recherches en technologies et Sciences pour le Vivant (iRTSV, Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier, Grenoble).