Propriétés structurales de protéines membranaires à l'interface air-eau : une étude par spectroscopie PM-IRRAS et rayons X

Structural properties of membrane proteins at the air-water interface : a PM-IRRAS spectroscopy and X-ray study

• Auteur / Autrice : Hugo Lavoie
• Direction : Bernard Desbat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Bordeaux 1 en cotutelle avec Université du Québec à Trois-Rivières

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches monomoléculaires

Structure moléculaire

Pourpre rétinien

Gramicidines

Résumé

Il a été postulé pendant des décennies que l'étalement des protéines à l'interface air-eau provoque leur dénaturation. Toutefois, jusqu'à tout récemment, aucune évidence directe permettait de confirmer cette affirmation. L'avènement de techniques telles que la réflectivité et la diffraction des rayons X ainsi que la spectroscopie de réflectivité infrarouge différentielle par modulation de polarisation (PM-IRRAS) a permis d'étudier la structure secondaire et l'organisation de protéines en films monomoléculaires in situ à l'interface air-eau. Afin de clarifier ce postulat, nous avons étudié la structure secondaire et l'organisation de deux protéines membranaires modèles in situ à l'interface air-eau, soit la gramicidine, un pentadecapeptide utilisé comme antibiotique, et la rhodopsine, la chromoprotéine responsable de la première étape du cycle visuel. La combinaison des techniques de pointe (rayons X et le PM-IRRAS) pour l'étude de films minces a permis de mieux comprendre l'organisation structurale et les mécanismes de dénaturation de ces protéines membranaires à l'interface air-eau. Les résultats obtenus permettent de démontrer que la gramicidine se réorganise à l'interface air-eau tout au long de l'isotherme de pression de surface et qu'elle adopte une structure en double hélice béta5. 6 antiparallèle entrelacée. Les mesures effectuées avec la rhodopsine montrent qu'il est possible, à l'aide de conditions expérimentales bien définies, de maintenir sa structure secondaire native.

Il as been postulated during the last decades that spreading proteins at the ai-water interface causes their denaturation. However, until very recently, no direct evidence could confirm this assertion. The advent of techniques such as X-ray reflectivity and diffraction as well as the polarization Modulation InfrRed Reflection Absorption Spectroscopiy (PM-IRRAS) allowed studying the secondary structure and the organization of proteins in situ at the air-water interface. In order to clarify this assumption, we have studied the secondary structure and the organization of two membranes proteins in situ at the air-water interface ; The gramicidin, a hydrophobic antibiotic polypeptide composed of 15 hydrophobic amino acids, and the rhodopsin, the protein responsible for the first stage of vision. The combination fo advanced techniques (x-rapys and PM-IRRAS) for thin films study made it possible to better understand the structural organization and the mechanisms of denaturation of these proteins in situ at the air-water interface. Results obtained show that the gramicidin structure changes during the isotherm and adopts an anti-parallel double strand intertwined béta5. 6 helical conformation. Measurements made on rhodopsin reveal that in some particular conditions tit is possible to maintain its native secondary structure.