Études des membranes biologiques par RMN du solide in cellulo

par Xavier Warnet

Thèse de doctorat en Médicaments Toxicologie Chimie Imagerie

Sous la direction de Dror Warschawski.


  • Résumé

    La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) s'est révélée particulièrement efficace dans l'étude des macromolécules biologiques in situ (et in vivo). Les premières applications ont d'abord porté sur l'étude de petites molécules en solution puis, rapidement, l'intérêt s'est déplacé vers l'analyse des protéines en solution. Depuis quelques années, la RMN du solide en rotation à l'angle magique (MAS) est apparue comme une technique adaptée dans l'étude structurale des protéines membranaires dans leurs membranes natives. Il est en effet établi que les deux constituants majeurs des membranes biologiques (lipides et protéines membranaires) sont intimement liés, et l'étude de leurs influences réciproques permettrait d'obtenir une vision plus complète de celles-ci. Afin d'apporter certaines d'informations à cette question, nous avons choisi un modèle particulier : la souche C43(TDE3) et son réseau membranaire formé suite à la sur-expression de la sous-unité b de l'ATP synthase FoFi d'E. Co/i. L'étude de la formation de ce réseau, de l'implication de la sous-unité b (RMN MAS 13C/15N) et des lipides (spectrométrie de masse et RMN 31P), a permis d'obtenir certaines données quant à l'importance de ces deux composants dans la mise en place et stabilisation de ce réseau. De plus, au cours de ce projet, l'utilisation combinée de la RMN 'H et du MAS s'est révélée particulièrement adaptée dans l'étude de la dynamique des membranes de cellules entières selon diverses conditions de croissance. De fait, les différentes méthodes développées et utilisées au cours de projet pourraient s'avérer utiles dans l'étude de diverses membranes biologiques, que ce soit du point de vue protéique ou lipidique.


  • Résumé

    Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy has revealed efficient for in situ (and in vivo) structural studies of biological macro-molecules. The first studies focused on small soluble molecules, and quickly, the interest shifted toward the study of soluble proteins. For few years now, magie-angle spinning (MAS) solid-state NMR has appeared as a technique of choice to obtain structural information about membrane proteins in their native environment (biological membranes). It is now well established that the two major components of biological membranes, that is to say: lipids and membrane proteins, are intimately connected, and the study of their mutual influences constitute a crucial step in die comprehension of biological membranes as a whole. In order to bring some dues regarding this question we have chosen a particular system: the strain C43(70E3) and its network of proliferating membranes, formed after the over-expression of the b subunit of the ATP synthase F1F0 of E. Coli. The analysis of the organisation of this network, and the involvement of the b subunit (via MAS NMR 13C/15N) and lipids (via mass spectrometry and MAS NMR 31P) allowed us to obtain some information regarding the importance of these two components in the establishment and stabilisation of this membrane network. Moreover, during this project, the combination of 2H NMR and MAS appeared as a technique particularly suited for die study of biological membranes of whole cells (alive) under various growth conditions. Also, the methods used and developed during this project could prove beneficial in the study of various biological membranes, from a proteic and lipidic stand point.

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  • Cote : TS (2015) 096
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