Shapeshifter protéine

NMR spectroscopie pourrait avoir bouleversé une idée de 40 ans de biochimie en démontrant que la protéine système immun lymphotactin peut plier et replier parfois 10 fois par seconde dans des formes non-reliés structurels. Jusqu’à présent, on a toujours présumé qu’une fois pliée dans son forme active, tous les protéines restaient presque la même. La découverte pourrait avancer la recherche cancer et maladies neurologiques.

Des protéines sont simplement des chaînes d’acides amines, broché avec des instructions fournies par les gènes, et alors pliées dans leurs structures trois-dimensionnels uniques par les processus naturelles d’exclusion solvant, formation hydrogène-lié et électrostatique. Dans l’ère post-génome, l’identification et la compréhension des fonctions de la structure tertiaire des protéines sont devenu un des premiers foyers de la recherche biomédique.

Mais, quoi faire quand tout le concept de pliage de protéines est basé sur un malentendu ? Quoi faire, si, au lieu d’être mis du départ, la forme et la structure des protéines étaient flexibles ?

Des scientifiques au Medical College of Wisconsin à Milwaukee croient qu’ils ont la preuve de supporter une telle supposition. Leurs résultats suggèrent que la protéine système immun, lymphotactin, peut rapidement changer son forme – jusqu’à 10 fois par seconde – entre deux structures totalement non-reliés, chaque avec un rôle unique dans la protection du corps.

L’équipe, Brian Volkman, Robbyn Tuinstra, et Francis Peterson, fournissent des details sur leurs résultats dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences, et suggèrent qu’ils changent un concept fondamental de biochimie qui a été établi pour la première fois dans les années 1960. Plus important, que bouleverser la sagesse reçue, néanmoins, c’est que le travail pourrait mener à des nouveaux conceptions dans comment d’autres protéines peut changer de forme. Mal pliage de protéines est aperçu de se présenter dans beaucoup de maladies, comme Alzheimer, Parkinson, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) ou la maladie de Lou Gehrig, le spongiforme encéphalopathie (Creutzfeldt-Jakob, la maladie vache folle, scrapie) et beaucoup de types de cancer.

"Nous avons utilise un spectomètre cryoprobe-equipped 600 MHz Bruker NMR pour le travail," a dit Volkman au SpectroscopyNOW, "Nous avons utilisé NMR dans trois aspects distincts de l’étude. D’abord nous avons utilisé des méthodes routine 3D NMR et des mesures isotope-filtered 3D NOESY pour résoudre la structure 3D de la conformation alternative, dimère lymphotactin, qui adhère au matrice extracellulaire, " explique-t-il. Dans une étude auparavant, l’équipe avait résolu la structure NMR de lymphotactin dans la conformation qui ressemble d’autres membres de la famille chemokine. Deuxièmement, ils ont utilisé 2D 15N exchange NMR pour démontrer directement que les deux conformations interfèrent à un impact d’environ dix fois par seconde.

"Troisièmement, nous avons exécuté ce que l’on pourrait appeler un 'NMR co-précipitation assay', analogue à co-immun précipitation ou GST pulldown assay. Dans cette expérience, nous avons regardé le spectre 2D NMR d’un mix des deux structures lymphotactin et ont démontré que héparin (le carbohydrate surface-cellule qui lie lymphotactin et d’autres chémokines au mur endothéliale) lié seulement à la conformation nouveau, non-chémokine. Parce que ce complèxe héparin-lymphotactin est insoluble, les signaux NMR pour cette structure disparaissaient, laissant seulement le spectre NMR de l’autre conformation, le seul qui attire les cellules sang blanches. "

Les scientifiques ont aussi utilise la spectroscopie fluorescence (en utilisant un spectrofluoromètre PTI) pour regarder l’inter conversion entre les deux conformations basée sur des changements dans l’intensité et la longueur d’onde de l’émission fluorescence intrinsèque tryptophane sidechain.

"Bien que notre découverte présente encore plus de questions sur l’énigme de pliage protéines, nous espérons que ça génère de la recherche intensifié pour étudier les processus complexes de ces maladies affreuses, " explique team leader Volkman, professeur associât de biochimie au MCW.

Les scientifiques ont trouvé que le lymphotactin humain, une protéine régulatrice délivrée par le système immun pour attirer et activer des cellules de sang blanches, existe naturellement dans les deux structures distinctes. La forme nouvellement identifié n’a aucune similarité à aucune autre protéine connue, disent les scientifiques. Ils ont aussi démontré que chaque forme a son rôle unique, une qui attache au mur intérieur du vaisseau de sang, et l’autre qui attrape les cellules sang blanches. Ceci implique qu’une conversion d’une structure lymphotactin à l’autre est probablement essentielle pour son activation, explique Volkman.

"Protéines ont souvent de différents états fonctionnels qui sont soigneusement relié à une seule structure," dit-il. "Dans son état naturel, néanmoins, nous avons trouvé que lymphotactin adopte deux structures également pueplées mais des structures non-reliées qui changement rapidement d’une à l’autre "

Traduire: Joke Mulleners

Source: ALS Independence