Résumé : Nous proposons le développement d’une nouvelle approche pour perturber
l’activité de protéines avec des nanoparticules métalliques. Des particules d’or seront
utilisées comme nanosources thermiques pour moduler la dynamique d’une activité
enzymatique (cinétiques de type Michaelis-Menten, allostérique…). Nous utiliserons cette
approche pour caractériser les propriétés dynamiques de systèmes biologiques in vitro et
in vivo.Contexte: La diversité des comportements cellulaires (prolifération, différentiation…)dépend de la régulation spatiotemporelle de réseaux de protéines de signalisation. Une stratégie de choix pour déterminer la topologie et la cinétique de ces réseaux consiste à observer la réponse du réseau suite à des perturbations ciblées et effectuer une analyse inverse. À l’heure actuelle, les approches génériques utilisées pour perturber la fonction des protéines utilisent en particulier les outils génétiques ou des inhibiteurs spécifiques (RNAi, peptides, molécules chimiques). Dans ce projet, nous proposons de développer une approche alternative pour moduler l’activité enzymatique de protéines et déterminer in fine les caractéristiques de la dynamique d’un réseau de protéines.
Méthodes: Notre approche est basée sur la génération locale d’excitations thermiques par des nanoparticules pour modifier la stabilité thermodynamique et la réactivité de protéines enzymatiques, modulant ainsi leurs constantes cinétiques. Nous utilisons des
particules métalliques, fonctionnalisées et couplées à des protéines d’intérêt, comme nanosources thermiques pour générer un gradient de température localisé sur quelques dizaines de nanomètres. L’utilisation d’un champ magnétique radio-fréquence ou d’une source laser permettront de générer localement une élévation de température au niveau des nanoparticules. Cette approche permettra d’appliquer les méthodes de relaxations temporelles (transitoire ou fréquentielle), généralement utilisées en physique ou chimie, à des systèmes biologiques.
Ces approches seront appliquées pour sonder ou perturber des systèmes biologiques. En particulier, nous étudierons des cascades de protéines du métabolisme reconstituées in vitro (cinétiques de type Michaelis-Menten, allostérique…). Dans un second temps, nous
étudierons la dynamique à l’heure actuelle peu comprise de réseaux de protéines impliqués dans la diversité des réponses de la cellule (voie MAPK : extraits cellulaires de Xénopes, cellules eucaryotes).
Cette thèse interdisciplinaire combine des techniques variées(biophysique, physicochimie, biochimie et biologie moléculaire, optique et microscopie…) et bénéficiera de collaborations avec des chimistes (T.Lesaux /L.Jullien) et des biophysiciens de l’ENS.
Financement: Contrat doctoral de l’ED 388.
Date limite: Juin 2011.
Références:
Hamad-Schifferli et al. Remote electronic control of DNA hybridization through inductive coupling to an
attached metal nanocrystal antenna, Nature, 2002, 415, 152.
W. Vance et al. Determination of causal connectivities of species in reaction networks, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 2002, 99, 5816. Berthoumieux H et al. Resonant response to temperature modulation for
enzymatic dynamics characterization. Phys Rev E. 2009, 79, 021906.
Ingmar et al. Hybridization Kinetics is Different Inside Cells. PNAS 106, 21649–21654 (2009).
Web: https://sites.google.com/site/zohergueroui/
-http://www.chimie.ens.fr/Imsmo/Equipe.php
Renseignements: Zoher Gueroui. Département de Chimie de l’ENS. zoher.gueroui@ens.fr
Contact: Zoher Gueroui. Département de Chimie de l’ENS. zoher.gueroui@ens.fr