Solubilisation de protéines intégrales de l'oléosome de graines par des polymères amphiphiles: études structurales pour la valorisation - Solubilization of seed oil bodies integral proteins by amphipols: structural studies for valorization – SOPOL

Les lipides des graines de plantes oléagineuses sont stockés dans des structures subcellulaires appelées oléosomes. Ces structures, composées d'un cœur de lipides neutres entouré d'une monocouche de phospholipides, sont extrêmement stables; en particulier, l'huile ne coalesce pas dans la graine du fait de la présence, à la périphérie des oléosomes, de protéines très hydrophobes: les oléosines. Les procédés d'extraction des huiles végétales (trituration) ont un rendement insuffisant, et nécessitent l'utilisation d’énergie mécanique et thermique pour déstructurer la graine, notamment celle du colza, et de solvants organiques pour extraire l’huile des coproduits (tourteaux). Connaître les bases structurales de la stabilisation des oléosomes par les protéines intégrales qu'ils contiennent aiderait à optimiser ces techniques d'extraction et à les rendre plus respectueuses de l'environnement. Malheureusement les données structurales actuellement publiées sur les oléosines sont extrêmement pauvres : des structures secondaires partielles et contradictoires, et aucune structure à haute résolution. Par ailleurs, peu de brevets ont été déposés à propos des oléosines, et ils ne concernent pas les domaines couverts par le présent projet. Celui-ci réunit 4 partenaires 1) Des biochimistes (AgroParisTech-INRA, Grignon 78) spécialisés dans la production de protéines recombinantes de l’oléosome d’Arabidopsis thaliana, dans l’étude des propriétés interfaciales de celles-ci, et aussi dans la détermination de la structure tridimensionnelle des protéines par cristallographie. 2) Des chimistes (ESPCI-CNRS, Paris) qui synthétisent des amphipols depuis plusieurs années, et étudient les caractéristiques de leurs assemblages 3) Des biologistes moléculaires spécialistes des semences (INRA, Versailles) qui disposent de plantes mutantes déficientes en certaines oléosines. 4) Une équipe du synchrotron Soleil (Saclay 91), spécialisée dans le dichroïsme circulaire utilisant le rayonnement synchrotron (SRCD). 5) Une équipe du CIRAD (Montpellier) qui a l'expérience de la détermination par RMN de la structure de protéines végétales associées aux lipides. Pour permettre l'étude structurale des protéines insolubles de l’oléosome végétal, nous ferons appel à des surfactants originaux pour les solubiliser: les amphipols, ou polymères amphiphiles. Deux types de ces surfactants seront étudiés, les amphipols aléatoires « classiques », et des amphipols multiblocs qui devraient être mieux adaptés à la solubilisation de la très longue région hydrophobe des oléosines qui assure leur insertion dans les les oléosomes. Dans une première étape, nous étudierons par SRCD la structure secondaire des oléosines solubilisées par les amphipols. Cette technique nous permettra également d'étudier les structures secondaires des protéines des oléosomes entiers (naturels, mutants, ou reconstitués in vitro). La comparaison des structures secondaires des ces oléosines dans différents contextes permettra de mieux comprendre leur effet de structuration. Dans une seconde étape, nous tenterons de résoudre les structures à haute résolution de ces protéines, soit par résonance magnétique nucléaire (sur des protéines marquées au 15N et 13C complexées aux amphipols), soit par cristallographie (de fragments solubles, ou des protéines entières complexées aux amphipols). Les informations structurales issues de ce projet éclaireront les rôles des protéines intégrales de l’oléosome. Elles devraient également permettre l'amélioration de l'extraction des huiles, et l'identification d'agents émulsifiant nouveaux d'origine naturelle.