Solvatation d'une proteine halophile : etude de la malate deshydrogenase de haloarcula marismortui par cristallographie de rayons x et diffusion centrale

par Stéphane Richard

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de Joseph Zaccai.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    L'etude des interactions proteine-solvant est une question a la fois fondamentale et appliquee ; cependant, en cristallographie des rayons x, la modelisation du solvant est tres delicate en raison de son caractere peu ordonne. De recents developpements relatifs a la contribution du solvant au signal de diffraction permettent une meilleure determination des chaines laterales de surface de la proteine et ainsi, une meilleure localisation des molecules d'eau associees. Cette caracterisation des contributions respectives du solvant enfoui, associe a la surface (ordonne ou desordonne) ou libre, se trouvant dans les cristaux, est actuellement en plein developpement. La malate deshydrogenase de haloarcula marismortui (hmdh) est relativement instable dans une large gamme de conditions de sels et de temperature, ce qui en fait un tres bon candidat pour l'etude de l'effet du solvant sur la stabilite de la proteine (bonnete et al. , 1994). Il a ete demontre qu'une simple mutation ponctuelle de surface, e242r, accentue le caractere halophile de la malate deshydrogenase dans les sels physiologiques. La hmdh a ete largement etudiee dans notre laboratoire par des techniques tant biochimiques que biophysiques. Differents mecanismes de stabilisation dominent selon la nature de l'environnement salin : fixation des ions dans kcl et nacl, interactions hydrophobes dans le phosphate de potassium et (nh#4)#2so#4. En accord avec ces donnees, un modele de stabilisation des proteines halophiles a ete propose. La structure de la hmdh a ete determinee a une resolution de 3. 2 a en presence de son cofacteur, le nadh (dym et al. , 1995) ; or cette resolution n'etait pas suffisante pour une etude des interactions de la proteine avec l'eau et les ions impliques dans la stabilisation de la molecule. Pour optimiser la qualite des cristaux, la cristallogenese de proteines halophiles dans des conditions physiologiques a ete etudiee. Les structures cristallographiques de la hmdh sauvage et du mutant e242r, formes apo, et du mutant e100k, forme holo ont ete determinees par diffraction des rayons x a des resolutions respectives de 2,8 a, 2,6 a et 3,2 a. Ces structures ont permis la mise en evidence de motifs d'interactions proteine-proteine et proteine-solvant particuliers chez cette proteine halophile. De plus, des etudes en solution ont ete effectuees sur la proteine sauvage par diffusion centrale des neutrons et des rayons x, et comparees a des courbes obtenues par simulation, afin de caracteriser la couche d'hydratation de la hmdh.


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  • Détails : 128 P.
  • Annexes : 273 REF.

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