Protéines membranaires et amphipols : stabilisation, fonction, renaturation, fonction et développement d'amphipols sulfonatés par la RMN des solutions

Membrane proteins and amphipols : stabilisation, renaturation, function and development of sulfonated amphipols for solution-state NMR

• Auteur / Autrice : Tassadite Dahmane
• Direction : Jean-Luc Popot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure, fonction et ingéniérie des protéines
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dichroïsme circulaire

Détergents

Acides sulfoniques

Protéines de la membrane externe bactérienne

Pliage des protéines

Bactériorhodopsines

Protéines membranaires

Résumé

Les amphipols (APols) sont de petits polymères amphiphiles destinés au maintien en solution aqueuse des protéines membranaires (PMs). Les APols augmentent la stabilité biochimique des PMs solubilisées par rapport à celle observée en présence de détergent. Cette propriété en fait un outil intéressant pour l'étude in vitro des PMs. Dans un premier temps, nous avons examiné l'influence de l'APol A8-35 sur la stabilité, la renaturation et la fonction des PMs. Notre travail est basé principalement sur l'étude d'une PM modèle, la bactériorhodopsine, extraite de la membrane pourpre de l'archébactérie Halobium salinarium. La renaturation des PMs constitue une application particulièrement intéressante des APols, cette étape difficile étant souvent limitante pour l'étude in vitro des PMs. Nous avons pu montrer que les APols permettent la renaturation de plusieurs PMs modèles (BR, MscL, EmrE. . . ), et nous avons entrepris d'étendre cette approche à la renaturation de PMs d'un très grand intérêt pharmacologique, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs). Nous nous sommes par ailleurs intéressés au développement d'un autre domaine d'application des APols, l'étude structurale des PMs par RMN des solutions. En vue de cette application, nous avons entrepris de développer une nouvelle famille d'APols, solubles à pH acide, les amphipols sulfonatés (SAPols). Nous présentons les différentes molécules étudiées, ainsi que les critères nous ayant conduits à la sélection de SAPols optimisés pour l'étude des PMs par RMN des solutions.

Amphipols (APols) are small amphiphatic polymers designed to keep membrane proteins (MPs) water-soluble. APols improve the stability of solubilized MPs beyond that afforded by detergents. This property makes them very interesting tools for in vitro studies of MPs. In a first part, we examine the influence of APols on the stability, renaturation and function of MPs. Our work is mainly based on the study of a model MP, bacteriorhodopsin, extracted from the purple membrane of the archaebacterium Halobium salinarium. Renaturation of MPs is a very interesting application of APols, since it represents a strongly limiting step to their study. We show that several model MPs (BR, MscL, EmrE. . . ) can be renatured using APols, and we have undertaken to extend this approach to the renaturation of MPs of great pharmacologic interest, the G protein coupled receptors (GPCRs). In a second part, we describe some progress in the development of another application of APols, the structural study of MPs by solution-state NMR. We describe the design a new family of amphipols, the sulfonated amphipols (SAPols), which can be used at low pH. We present the different structures of SAPols studied and the tests that led us to the selection of optimized SAPols for MP solution-state NMR studies.