proposition de sujet de stage 2007-2008

PROPOSITION DE SUJET DE STAGE 2007-2008
Domaine de recherche : Biophysique
Sujet : L’activité des protéines est intimement liée à leur structure et à leur
dynamique. Celles-ci dépendent de l’environnement protéique, comme le degré
d’hydratation ou la viscosité du solvant [1-3]. L’eau lourde (D2O) est souvent utilisée, pour
des raisons techniques, comme solvant des protéines dans des études de biophysique,
telles que la résonance magnétique nucléaire (RMN) ou la diffusion de neutrons. Or, les
propriétés physico-chimiques du D2O sont différentes (ex. : viscosité, liaison hydrogène)
de celles de l’eau légère (H2O). L’hydratation en D2O peut donc modifier significativement
le comportement d’une protéine par rapport à une hydratation en H2O. Il est donc
important d’étudier ces modifications afin de pouvoir valider ou non les modèles utilisés
dans ces techniques.
Le projet est d’étudier l’influence de l’eau d’hydratation (H2O/D2O) sur la structure
et la dynamique de la C-phycocyanine (C-PC). La C-PC est une protéine réceptrice de
lumière qui joue un rôle déterminant dans la photosynthèse des cyanobactéries. Elle
présente les avantages de pouvoir être purifiée en grande quantité et d’être cristallisable.
Elle a, de plus, la particularité de pouvoir être entièrement deutérée. Cette propriété
permet de masquer sa contribution en diffusion de neutrons, afin de mesurer
spécifiquement les hydrogènes du solvant. En comparant avec les mesures obtenues sur
les hydrogènes de la protéine (protéine hydrogénée dans un solvant deutéré), il est alors
possible de différencier les contributions de la protéine et du solvant [4]. Les résultats de
structure et de dynamique seront comparés à l’activité de la protéine, mesurable par
spectrophotométrie d’absorption et de fluorescence.
Nous pourrons, à plus long terme, approfondir l’interaction entre l’eau (H2O ou D2O) et la
protéine en étudiant la position des liaisons hydrogène par diffraction de neutrons sur des
cristaux de C-PC. Nous étudierons également l’influence de l’eau (H2O ou D2O) sur la
stabilité de la C-PC dans des expériences de dénaturation (chimique, thermique ou sous
pression).
Références : [1] I. Köper, S. Combet, W. Petry, MC. Bellissent-Funel. Eur Biophys J 2008 (sous presse) ; [2] G. Gibrat,
M. Tehei, MC Bellissent-Funel, S. Combet. Experimental report CRG-1076 (ILL), en préparation pour Biophys J ; [3] S.
Combet, J. Pieper, F. Coneggo, JP. Ambroise, MC. Bellissent-Funel, JM. Zanotti. Eur Biophys J (en révision) ; [4] K.
Wood et al. Proc Natl Acad Sc 104: 18049-18054 (2007).
Techniques: biochimie (chromatographie, électrophorèse, cristallogénèse) et spectrométrie
(diffusion de neutrons, spectrophotométrie, fluorescence).
Stage proposé pour un élève de :
1ère année
3ème année
Master 2 (ex-DEA)
x
2ème année
Master 1
Autre
x
________
Durée du stage : > 2 mois ________________ Période : jusqu’en octobre 2008
Possibilité de poursuivre par une thèse
OUI
x
NON
Responsable du stage : Sophie COMBET-JEANCENEL
Tél : 01 69 08 67 20 ; email : [email protected]
Lieu de travail :
Laboratoire Léon Brillouin
CEA/Saclay
91191 GIF sur YVETTE CEDEX
PROPOSITION DE SUJET DE STAGE 2007-2008
Domaine de recherche: Matière Molle
Sujet : Complexation Electrostatique dans les Mélanges de Polyélectrolytes : Rigidité et
Associations, Etude par Diffusion des Neutrons et de la Lumière Laser
Les polyélectrolytes, présents dans la majorité des systèmes biologiques, interviennent dans de nombreux
processus intra et extracellulaires. Les protéines globulaires ou membranaires peuvent être regroupées dans un
premier ensemble de polyélectrolytes, tandis que l’ADN, l’ARN, ou encore les polysaccharides, formant un
second ensemble, sont classés dans la catégorie des chaînes vermiformes semiflexibles ou rigides.
Les polyélectrolytes peuvent être classés en trois catégories selon leur rigidité (c’est-à-dire selon la
valeur de leur longueur de persistance) : flexibles, semirigides et rigides. La longueur de persistance Lp prend en
compte la rigidité naturelle du polymère (longueur de persistance intrinsèque L0 liée à la structure chimique du
monomère et/ou à des conformations de type hélices ; cf. ADN, hyaluronan…) et les effets électrostatiques
intervenant le long de la chaîne (contribution électrostatique Le). Des études récentes ont montré que l’on
pouvait tout à fait décrire comme des polyélectrolytes modèles des polysaccharides d’origine biologique.
Ce projet est centré sur l’étude de l’influence de la rigidité de tels polyions lors de leurs interactions
avec d’autres polyions. La méthode centrale permettant de déterminer la structure et la conformation des
polyélectrolytes dans un mélange complexe est la diffusion des neutrons aux petits angles. En effet,
l’observation d’un des constituants du mélange peut se faire par variation de l’indice du solvant : l’utilisation
d’un polyélectrolyte deutérié et d’un mélange d’eau lourde et d’eau légère adapté permet d’éteindre le signal
d’un des composants. On observe ainsi uniquement le polyélectrolyte non deutérié, ou bien uniquement le
polyélectrolye deutérié, et une troisième mesure permet de déduire le terme croisé des corrélations de position
entre les deux types de polyions. Trois cas d’étude sont envisagés :
-Interactions entre des polyanions semiflexibles et flexibles de même signe de charge ;
-Interactions entre des polyélectrolytes de signe de charge opposé (le cas polyélectrolyte flexible –
polyélectrolyte globulaire –(protéine) a déjà fait l’objet d’une thèse LLB).
Techniques utilisées : - diffusion des neutrons aux petits angles
- diffusion de la lumière laser (élastique, quasiélastique, corrélation croisée, diffusion
multiple) permettant d’obtenir des domaines d’échelle d’observation complémentaires et d’extraire les
propriétés dynamiques (fonctions de corrélation, microrhéologie) des systèmes complexes dilués, concentrés ou
après séparation de phase.Ce stage, et la thèse qui suivra, est expérimental mais de solides connaissances
théoriques sont nécessaires notamment pour assimiler les différentes techniques employées.
n
Stage pour Master 2. Durée et période adaptées.
n
Possibilité de poursuivre par une thèse : OUI
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Responsables du stage : François Boué [email protected]/ et Eric Buhler, Prof Paris7
n
Lieu de travail :
Laboratoire Léon Brillouin (CEA/CNRS),
CEA Saclay 91191Gif-sur-Yvette cedex
et
Matière et Systèmes Complexes, UMR CNRS 7057, Université Paris 7-Denis Diderot