Projet ANR-13-JSV8-0001 – CoryneNMR : RMN du solide cellulaire des protéines membranaires corynebacteriales
Programme : JCJC - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (JCJC SVSE 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame marie RENAULT (Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale)
Partenaires : Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale
Montant : 249999.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Les Corynebacteriales sont un groupe supragénérique d’actinomycètes qui comporte les corynébactéries, les mycobactéries, nocardia, rhodococci. Ces bactéries Gram+ sont importantes à plusieurs titres : les mycobactéries pathogènes (Mycobacterium tuberculosis, M. leprae) causent des infections sévères chez l’homme. Par ailleurs, certaines souches de corynebactéries ont une importance économique considérable, comme par exemple Corynebacterium glutamicum source principale de glutamate et de lysine. Ce groupe de microorganismes présente une enveloppe cellulaire très particulière dont l’organisation aux niveaux moléculaires et supramoléculaires est encore très mal connue, notamment une membrane externe composée d’acides mycoliques (mycomembrane). Cette enveloppe joue un rôle déterminant dans la survie cellulaire, les interactions avec les cellules hôtes et le transport de nutriments ou encore de médicaments.
Des avancées très récentes en RMN des solides permettent désormais d’étudier la structure de protéines membranaires, et de leur environnement, directement in situ, sur des cellules intactes ou des fractions sub-cellulaires. Ces approches reposent sur des stratégies originales d’expression et de marquages des protéines ainsi que sur des expériences sophistiquées de RMN des solides. La technique de polarisation nucléaire dynamique (DNP) a pu être utilisée dans ce contexte afin d’accroître la sensibilité de façon remarquable. Ce sont des avancées majeures, car elles permettent désormais de s’affranchir des procédures laborieuses et risquées d’expression hétérologue et de reconstitution, et plus important encore, d’étudier les protéines membranaires dans leur environnement natif, et leurs architectures supramoléculaires fonctionnelles.
Ce projet vise à développer ces avancées RMN exceptionnelles dans le domaine de la recherche sur les Corynebacteriales.
Nous avons défini les tâches scientifiques suivantes :
- Optimisation de l’expression de protéines membranaires et du marquage isotopique : Tester divers vecteurs d’expression, souches de C. glutamicum, conditions de croissance et de marquage.
- Préparation et caractérisation d’échantillon RMN : obtenir de façon reproductible des fractions sub-cellulaires bien caractérisées sur les plans biochimiques et fonctionnels.
- Développement des méthodes RMN adaptées à ces échantillons.
- Détermination de la structure et de la dynamique du complexe PorA/porH en milieu natif: PorA/PorH  forme un canal cation-sélectif et a été largement étudié à l’IPBS. Il permettra de valider nos stratégies sur un cas concret et important.
- Transposition de nos stratégies aux mycobactéries.
Ce projet est bâti autour d’un consortium qui réunit toutes les compétences requises : la coordinatrice a joué un rôle moteur dans ces développements RMN récents lors de son stage post-doctoral chez Prof. M. Baldus à Utrecht (M. Renault et al., PNAS USA 2012, Angew. chemie 2012). Autour d’elle, deux groupes de RMN biologique (A. Milon, Toulouse et M. Baldus, Utrecht) et des groupes experts des Corynebactériales : biochimie et microbiologie (M. Daffé, Toulouse), biotechnologie moléculaire (L. Eggeling, Jülich).
Ce projet ouvre des perspectives entièrement nouvelles au sein de l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale. Il bénéficiera d’un soutien total en matière d’équipements et de ressources humaines. Il contribuera à renforcer les liens entre les départements « Biologie Structurale et Biophysique » et « Mécanismes Moléculaires des Infections Mycobactériennes ».
Se trouvant au cœur d’une collaboration internationale, la coordinatrice renforcera son indépendance scientifique et sa visibilité internationale, et, si elle reconnue et financée par l’ANR, se trouvera en position optimale pour candidater à une « Starting Grant» de l’ERC d’ici 2 à 3 ans.