– PROMEMSURFII

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : - Alors que les protéines membranaires (PMs) sont la cible de plus de 50% des médicaments et qu'elles représentent 20 à 40% des protéines codées par les génomes, leur étude accuse un large retard par rapport à celle des protéines solubles (moins de 1% des entrées de la PDB sont des structures de PMs). Cela est en partie dû à la difficulté de les étudier in vitro. Afin d'extraire les PMs de la membrane et de les manipuler en solution aqueuse, les biochimistes utilisent des détergents, petites molécules amphiphiles qui se substituent aux lipides et s'adsorbent sur la surface transmembranaire (très fortement hydrophobe) des PMs. Or les PMs sont le plus souvent instables en solution détergente, et sont plus ou moins rapidement inactivées. Deux mécanismes sont probablement à l'origine de ce phénomène : l'intrusion de la chaîne aliphatique du détergent dans la région transmembranaire de la protéine, et/ou la dissociation de cofacteurs hydrophobes stabilisants. Nous avons entrepris de développer une nouvelle classe de molécules conçues pour stabiliser les MPs en solution, les tensioactifs fluorés (TFs). Ces molécules ont une structure similaire aux détergents (tête hydrophile, queue hydrophobe), mais leur région hydrophobe est composée d'une chaîne carbonée fluorée. Hydrogéno- et fluoro-alcanes étant peu miscibles, les TFs sont de mauvais solvants pour les cofacteurs hydrophobes des PMs et ne présentent donc aucun caractère de détergence vis à vis de membranes. De plus, étant plus rigide et plus grosse, la chaîne fluorocarbonée aurait moins tendance à pénétrer la structure de la protéine. Afin d'améliorer l'affinité des TFs pour la PM, un groupe éthyle hydrogéné peut être greffé à l'extrémité de la queue fluorée (tensioactifs hémifluorés -THFs). Le but du présent projet est de développer sur les plans chimique et biologique cette nouvelle approche en veillant à contrôler le rapport volumétrique des têtes polaires et des queues hydrophobes des T(H)Fs afin de former en solution des systèmes micellaires de petite taille n'introduisant aucune polydispersité dans le complexe protéine-tensioactif. - - 2-Description du projet, méthodologie : - Sur le plan de la chimie, ce projet a pour finalité de concevoir, de valider et de mettre à la disposition des biologistes un panel de tensioactifs fluorés et hémifluorés susceptibles de maintenir en solution les PMs sous une forme stable et active. Nous avons d'ores et déjà validé ce concept avec des molécules dont la tête polaire est formée d'un petit polymère polydisperse. Un des objectifs du présent projet est la mise au point de TFs à tête polaire définie. Nous prévoyons également d'examiner le rôle de la composition de la queue hydrophobe et du rapport volumétrique des deux parties hydrophobe et hydrophile du tensioactif sur le comportement du complexe proteine-tensioactif. En parallèle, nous développerons les applications biochimiques et biophysiques des TFs pour l'étude des PMs, telles que le maintien en solution de leur structure native, la renaturation, la cristallisation, l'étude par diffusion aux petits angles, par RMN, et l'insertion de PMs dans des membranes naturelles ou artificielles. - - 3-Résultats attendus : - Sur le plan chimique, ce projet devrait permettre la mise au point de nouveaux TFs de structure chimique définie et particulièrement stabilisants pour les PMs ; de voies de synthèse originales (notamment dans la chimie du fluor) adaptables à l'échelle de plusieurs grammes ; et la compré-hension des différents paramètres structuraux conditionnant le comportement supramoléculaire de ces tensioactifs en solution (caractérisation physico-chimique) et leur innocuité vis-à-vis des PMs. Ces nouveaux outils, évalués sur le plan biochimique et biophysique à l'aide de plusieurs PMs, devraient faciliter les études structurales et fonctionnelles des PMs en général. - ...