La maturation protéique vue à l’échelle de l’atome

Observer les repliements d’une protéine avec une résolution atomique ? Oui, c’est possible. Des chercheurs de l’université italienne de Florence et de l’université britannique d’Oxford ont réussi à suivre l’évolution de la conformation d’une superoxyde dismutase (SOD) dans des cellules humaines en culture par résonance magnétique nucléaire (RMN).
Les modifications post-traductionnelles avaient déjà été étudiées par RMN dans des cellules bactériennes. Mais leurs particularités dans l’étape finale de la synthèse protéique eucaryote – et notamment l’interaction avec les protéines chaperonnes – restaient inaccessibles à cette approche. Trois éléments semblent limiter ce transfert technologique : la nécessité de travailler avec une haute densité de marquage isotopique, et donc de réussir d’importants niveaux de transfections, le maintien de conditions compatibles avec la vie dans les tubes à RMN et la réduction du temps d’acquisition des données afin de produire des résultats avec une résolution suffisante pour pouvoir les interpréter au niveau atomique.
En travaillant dans des conditions quasi-physiologiques, les chercheurs ont pu suivre en RMN la maturation de la SOD et sa relation avec la protéine chaperonne CCS (Copper Chaperone for SOD1). Leurs résultats permettent de décrire au niveau atomique la liaison des monomères de SOD avec le zinc avant la formation d’homodimères de SOD, puis l’acquisition d’un atome de cuivre, alors qu’on croyait ce dernier indispensable à l’assemblage des homodimères. Les chercheurs démontrent ainsi que la CCS peut accompagner l’association en dimères selon deux mécanismes, dépendants ou non du cuivre.
Cette démonstration repousse les limites de l’analyse par RMN et élargit le champs des études structurales et conformationnelles.

Banci L et al. (2013) Nat Chem Biol, doi:10.1038/nchembio.1202

Représentation en ruban de la SOD dimérique. En gris, les atomes de zinc, en marron, ceux de cuivre.
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