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Fait marquant

Modèles peptidiques et protéines doigts de zinc



Nous avons mis au point une méthode de synthèse modulaire de peptides qui permet de reproduire la structure de la majorité des sites de protéines à doigts de zinc possédant quatre cystéines.​

Publié le 15 novembre 2013

Les gènes codant pour des protéines à zinc représenteraient 4 à 10 % du génome d’organismes divers et le protéome humain en comprendrait 3000. Le plus grand nombre de ces protéines constitue la famille des « doigts de zinc » où le métal est lié à des cystéines et des histidines (ZnCys4-xHisx, x=0-2) et où il joue un rôle structural, permettant à la protéine d’adopter la conformation requise pour son interaction avec une autre protéine ou l’ADN. Néanmoins, certaines de ces protéines sont impliquées dans des processus rédox par l’intermédiaire des cystéines qui peuvent constituer des cibles de choix pour des espèces réactives de l’oxygène ou des métaux lourds. La compréhension moléculaire de leur réactivité dans ces conditions de stress oxydant ou métallique revêt donc un intérêt majeur.


L’étude de ces protéines est cependant rendue compliquée par leur taille importante et la présence fréquente de plusieurs sites doigts de zinc sur une même protéine.
Des chercheurs de notre laboratoire ont mis au point une méthode de synthèse modulaire de peptides qui permet de reproduire la structure de la majorité des sites à doigts de zinc possédant quatre cystéines. Deux cystéines dans un motif CXXC sont introduites dans un peptide cyclique qui mime un feuillet ß et les deux autres sont introduites grâce à une chaîne liée au peptide cyclique par la chaîne latérale d’une lysine ou d’un glutamate. Cette méthodologie permet avec un peptide de taille réduite (25 acides aminés) de reproduire parfaitement des sites à doigts de zinc de structure « zinc ribbon » (Figure A), qui constituent la plus grande famille structurale de doigt de zinc. Cette structure est également retrouvée dans les rubrédoxines où le zinc est remplacé par du FeII. Ces protéines transporteurs d’électrons agissent en commutant de l’état FeII à l’état FeIII. Au vu de la reproduction parfaite de la structure de la rubrédoxine métallée par le zinc (Figure B), le peptide a été métallé avec du FeII ou du FeIII. Les diverses caractérisations obtenues, notamment par RPE et Mössbauer, ont révélé que les propriétés de ces complexes métalliques sont très voisines de celles des états réduits et oxydés de la rubrédoxine de Clostridium pasteurianum. De plus, des études de cyclage rédox (Figure C) ont montré que les états peuvent être commutés sans destruction du site une dizaine de fois, un résultat sans précédent dans la littérature qui montre la fiabilité et la robustesse des modèles peptidiques obtenus par cette approche et ouvre de nouvelles perspectives concernant leur utilisation.

A et B : Superposition de la structure du peptide modèle avec les structures d’un doigt de zinc de l’ARN polymérase de Thermococcus celer (gauche) et de la rubrédoxine de Clostridium pasteurianum avec du zinc à la place du fer.
C : Cyclage rédox du modèle de rubrédoxine mettant en jeu l’exposition du peptide FeII à l’air pour générer le FeIII (absorbance maximale) puis une purge à l’argon avec addition de dithionite pour régénérer le FeII (absorbance minimale).

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