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Des colles moléculaires pour assembler les protéines

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L'auto-assemblage de protéines en nanostructures ordonnées, comme les  ossatures  dynamiques qui donnent à différents types de cellules ou de virus leurs formes uniques, est une caractéristique de nombreux systèmes biologiques. Les scientifiques cherchent maintenant comment utiliser cette remarquable capacité à produire des nanomatériaux fonctionnels adaptés à des applications spécifiques. Entre autres exemples, l'assemblage dirigé de nanostructures de protéines modifiées serait d'un intérêt considérable pour administrer des médicaments de façon ciblée, concevoir des vaccins ou des nanoparticules pour la plasmonique.

Le groupe du Dr. Peter Crowley (Université de Galway, Irlande) étudie l'assemblage contrôlé des protéines, pierre angulaire de la bionanotechnologie. Mais, même les interactions le plus simples entre deux protéines sont complexes. L'accent de leurs travaux est mis sur les "colles moléculaires" qui facilitent les contacts protéine-protéine. En utilisant des données de diffraction X recueillies à une résolution de 1,8 Å sur la ligne de lumière PROXIMA 2A, les scientifiques de ce groupe ont résolu la structure d'un dimère protéique médié par un calixarène1 phosphoné. Ce composé, développé par le Prof. Colin Raston (Flinders University, Australie), forme un «disque » moléculaire sur lequel deux protéines peuvent se lier (Figure 1). Les lysines (acides aminés chargés positivement) sont essentielles à l'interaction protéine-calixarène, comme cela a été observé précédemment avec un composé apparenté. Cette structure cristalline à haute résolution fournit des informations sur la façon dont les calixarènes pourraient être conçus de façon à diriger l'assemblage des protéines en solution.

Figure 1 : La structure tridimensionnelle du complexe entre le cytochrome c et le phosphonato-calix[6]arène révèle un assemblage constitué de 2 molécules de cytochrome liées à un disque de 2 molécules de calixarène.

De futures recherches étudieront comment  faire en sorte que des calixarènes modifiés lient entre elles, de façon spécifique et contrôlée, des protéines d'intérêt dans le cadre d’applications biotechnologiques.

Cette recherché a été financée par Science Foundation Ireland.

1 - Calixarènes : molécules cycliques en forme de coupe, issues de la réaction entre un phénol et un aldéhyde, possédant des cavités hydrophobes pouvant contenir de petites molécules ou des ions.