Un nouveau composant associe des protéines à d'autres molécules
Un élément de construction moléculaire artificiel relie des protéines et des molécules synthétiques pour former des nanostructures complexes
Annonces
Les protéines forment des structures tridimensionnelles complexes et peuvent s'assembler pour créer des structures plus grandes. Les chercheurs souhaitent exploiter ces propriétés pour fabriquer des matériaux artificiels. Cependant, l'assemblage de protéines et de molécules synthétiques avec un haut niveau de précision structurelle n'est pas une tâche aisée. Cela s'explique en partie par l'absence de surfaces de contact étendues et clairement définies entre les deux composants.
Des chercheurs dirigés par le professeur Ivan Huc, du département de chimie et de pharmacie de l’Université Ludwig-Maximilian de Munich (LMU), se sont associés à des collègues de Berlin, Bordeaux et Nantes pour mettre au point un couple protéine-foldamère artificiel répondant à cette exigence. « Une protéine spécifiquement sélectionnée reconnaît une molécule synthétique et s’y lie avec une forte affinité », résume Huc. « La surface de contact importante, dotée d’une structure clairement définie, permet d’utiliser ce complexe comme élément de construction modulaire pour des architectures moléculaires plus grandes. » L’équipe vient de présenter ses résultats dans la revue Nature Chemistry.
À la recherche du partenaire idéal
Cet article porte sur ce que l’on appelle un « foldamère », une molécule artificielle qui, à l’instar d’une protéine, se replie pour former une structure stable, en l’occurrence une hélice.
Les chercheurs cherchaient une protéine qui serait le partenaire idéal pour ce foldamère. Dans le cadre de leurs recherches, ils ont utilisé le « ribosome display », une méthode biochimique permettant d’identifier des interactions protéine-protéine parmi des centaines de milliards de variantes protéiques différentes, et qui s’est avérée efficace également pour les interactions entre foldamères et protéines. Au terme de quatre cycles de sélection, l’équipe a identifié la variante C10 d’une structure protéique appelée Nanofitin.
L’hélice P dextrogyre du foldamère se lie à C10 avec une grande force, alors qu’aucune liaison n’a été détectée pour l’hélice M gauchère. La protéine et le foldamère sont en contact l’un avec l’autre sur une vaste zone clairement définie. Les complexes protéine-foldamère précédents étaient moins stables ou nécessitaient des connecteurs flexibles.
D’une molécule à un réseau
L’équipe a étudié comment la protéine et le foldamère s’emboîtent structurellement à l’aide, entre autres, de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) et de la cristallographie aux rayons X. Les chercheurs ont également analysé des complexes plus vastes par spectrométrie de masse.
Ils ont ensuite utilisé ces paires de liaison pour créer des structures plus complexes. Un foldamère ainsi construit a pu se lier à deux protéines physiquement séparées l’une de l’autre. À l’inverse, il a été possible de configurer des dimères protéiques de manière à ce qu’ils puissent se lier à deux foldamères.
De plus, des architectures en forme d’anneau et un réseau unidimensionnel en zigzag ont été créés dans des cristaux. La disposition peut être influencée par la géométrie des éléments constitutifs. La longueur du foldamère détermine, par exemple, l’espacement et l’orientation spatiale des protéines liées.
Des analyses assistées par ordinateur du réseau cristallin révèlent une porosité élevée. Les plus grandes cavités pourraient théoriquement accueillir des objets sphériques, par exemple des nanoparticules ou de grosses molécules, d’un diamètre d’environ cinq nanomètres.
Perspectives de production de matériaux artificiels
« Nos résultats montrent que les foldamères artificiels peuvent servir d’éléments de liaison précis pour les architectures protéiques », explique Huc. « Comme il est possible de modifier leur longueur et leur composition chimique, ils pourraient à l’avenir contribuer à la construction de matériaux tridimensionnels poreux et, ce faisant, introduire des groupes fonctionnels supplémentaires dans ces structures. »
L’agencement spécifique des protéines naturelles constitue un autre sujet potentiel pour de nouvelles études. Si ces protéines sont dotées de domaines de liaison aux foldamères, ces derniers pourraient les rapprocher ou maintenir un espacement défini entre elles, ce qui pourrait influencer leur fonction biologique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
