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Cristallogenèse, cristallographie et relation structure/mécanisme de métallo-enzymes

Publié le 19 mai 2020
P. Carpentier

L'équipe Biocat gère une plateforme de cristallogenèse et cristallographie dédiée aux métalloprotéines. C’est une activité collective transverse ouverte aux autres équipes du LCBM et aux collaborateurs externes. Le service de cristallisation permet le criblage, l'analyse et l'optimisation des conditions de cristallisation des protéines à partir des principaux kits de cristallisation commerciaux. La cristallogenèse peut être réalisée soit en aérobie pour les protéines habituelles (dans un incubateur et sous température contrôlée), soit en anaérobiose à l'intérieur d'une boîte à gants (sous atmosphère et température contrôlées) pour les protéines sensibles à l'O2. Les cristaux sont congelés et conservés à long terme sous conditions cryogéniques.


Boîte à gants dédiée à la cristallogenèse des métallo-protéines en conditions anaérobies.

Nous collaborons avec le groupe de « biologie structurale » du synchrotron européen (ESRF), ce qui nous permet d'enregistrer directement des collectes de données diffraction X et de résoudre les structures des métallo-enzymes que nous étudions. Pour disséquer le mécanisme des protéines sur la base de ces structures, nous développons des méthodologies complémentaires à la cristallographie par rayons X. Les états fonctionnels des métallo-enzymes (redox par exemple) pour différents intermédiaires réactionnels « in cristallo » peuvent être caractérisées partir des données de spectroscopie optique (Raman, absorption UV/visible) enregistrées sur les cristaux (laboratoire icOS ESRF).

Nous développons également des techniques de marquage des cristaux biologiques par les gaz rare (He, Ar, Kr et Xe) sous haute pression, qui permettent de cartographier les canaux internes des enzymes (laboratoire HPMX ESRF). L’architecture de ces canaux permet éventuellement de comprendre le mécanisme de transport des substrats et d’évacuation des produits entre le solvant et le site actif des métallo-enzymes étudiées.

Liens intéressants
icOS lab
HPMX lab

Exemples de littérature récente
Ligand pathways in neuroglobin revealed by low-temperature photodissociation and docking experiments.
C Ardiccioni, et al., IUCrJ 6 (5) (2019)

Tracking the route of molecular oxygen in O2-tolerant membrane-bound [NiFe] hydrogenase.
J. Kalms et al. , Proceedings of the National Academy of Sciences 115 (10), E2229-E2237 (2018)