Methodological development for the quantification of protein interactions in living cells using fluorescence microscopy

par Sergi Padilla-Parra

Thèse de doctorat en Structure, fonction et ingéniérie des protéines

Sous la direction de Maïté Coppey-Moisan et de Marc Tramier.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Développements méthodologiques pour la quantification des interactions protéiques en cellules vivantes par microscopie de fluorescence


  • Résumé

    Cette thèse présente plusieurs alternatives au problème de quantification des interactions en cellules vivantes en utilisant des techniques comme la microscopie de durée de vie pour détecter le transfert d'énergie de type Förster (FRET), la spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) ou le recouvrement de la fluorescence après le photo-blanchiment (FRAP) couplé au FLIM. Une nouvelle méthodologie pour l'analyse de FRET-FLIM basé sur l'étude de la fraction de protéine en interaction (fɒ) est introduite. Nous démontrons qu'il est possible de récupérer la quantité minimale de protéine en interaction (mfɒ) à partir de la minimisation mathématique de l'expression de fo. Mfo est particulièrement bien adapté pour l'acquisition FRET-FLIM rapide parce qu'il s'effectue sans processus d'ajustement. Nous proposons aussi un couple de protéines fluorescentes pour le FRET: mTFPl et « Yellow Fluorescent Protein » (YFP). Ce couple donne des valeurs de fɒ les plus élevées en comparaison avec les plus utilisées (comme la Green Fluorescent Protein (GFP) avec un accepteur rouge (mCherry par exemple)). Toutes ces approches méthodologiques ont été employées pour: i) la détection de l'interaction entre Amphiphisin 1 et protéines comme la Dynamin 2 ou N-WASp, ii) l'activation de Racl lié au processus d'infection par Shigella et iii) l'acétylation de histones H4. Enfin, nous proposons différentes pistes pour optimiser nos méthodes et instruments. Les perspectives futures, basées par exemple, sur la combinaison de Total Internal Reflection avec une détection CDD couplée à un intensificateur à porte temporel, ou les implications sur les interactions protéiques sont certaines d'entre elles.


  • Résumé

    This thesis presents different alternatives to the problem of detecting and quantifying protein interactions in vivo using different approaches like: i) Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) applied to detect Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), ii) Fluorescence Lifetime Correlation Spectroscopy (FCS), or iii) Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) coupled to-FLIM. A new methodological approach to analyze FRET-FLIM based on the study of the fraction of interacting donor (fɒ) is also presented. We introduce the new concept of a minimal fraction of donor molecules involved in FRET (mfɒ), coming from the mathematical minimization of fɒ. We find particular advantage in the use of mfɒ because it can be obtained without fitting procedures and is derived directly from FLIM data. We also propose a new FRET pair for quantitative analysis: mTFPl and Yellow Fluorescent Protein (YFP). This couple gives the highest fɒ values compared to the most commonly used Green Fluorescent Protein combined with a Red Acceptor (e. G. GFP-mCherry). We apply these new methodological developments to different biological examples: i) interaction between Amphiphysin 1 with N-WASp, ii) Rac activation and histone H4 acetylation. Finally we propose some interesting techniques to improve our results and the detection of protein interactions. The use of more powerful excitation sources, the combination of Total Internal Reflection Microscopy with Time-Gated FLIM using a continuum laser or the role of Super Resolution for protein interactions are some of them.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 125 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 096
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