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Biologie et Chimie Structurales

Laboratoire de Biologie et Chimie Structurales de l’ICSN

Responsable : Eric Guittet

L’organisation cellulaire fait apparaître un nombre très élevé de molécules (protéines, acides nucléiques, petites molécules) dont le réseau des interactions permet le développement et la régulation de nombreux processus. Il est donc particulièrement important de comprendre comment ces composants moléculaires fonctionnent de façon isolée et au contact de leurs partenaires naturels.

La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) est devenue une méthode essentielle pour déterminer la structure tridimensionnelle de ces macromolécules biologiques à très haute résolution, au même titre que la cristallographie des rayons X. La RMN nous permet également d’identifier de manière très fine les mouvements internes en termes de gamme de temps et de localisation structurale. D’autre part, elle représente une technique efficace pour caractériser structuralement les interactions intermoléculaires entre les différents familles de partenaires biologiques.

Plus généralement, la compréhension des propriétés de complexes moléculaires, de forte et de faible affinité, ouvre de grandes perspectives dans le contexte du développement de molécules biologiquement actives.

Si la RMN a prouvé son efficacité dans ce domaine, le développement de nouvelles méthodes permet d’étendre encore son champ d’applications.

La RMN joue également un rôle essentiel en chimie analytique et en particulier pour l’analyse de mélanges complexes de petites molécules, avec des applications en métabolomique, en chimie des substances naturelles ou encore pour l’élucidation de mécanismes réactionnels. Les développements méthodologiques, tout particulièrement sur les expériences multidimensionnelles, permettent d’étendre le potentiel de la RMN.

Organisation

L’équipe est divisée en trois axes différents :

- Recherche en biologie structurale et méthodologie RMN

La recherche est centrée essentiellement sur l’analyse de la structure, de la dynamique et des interactions de macromolécules biologiques en solution par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Ces projets sont souvent à la limite des possibilités de la RMN en termes de taille des systèmes, solubilité, flexibilité et requièrent les meilleures instrumentations, disponibles dans l’équipe ainsi que les techniques les plus poussées, mises au point au laboratoire. En parallèle, plusieurs projets portent sur les développements méthodologiques pour la RMN multidimensionnelle rapide et pour l’augmentation en sensibilité par différentes techniques d’hyperpolarisation. Ceci nous amène à collaborer avec des groupes de biologistes ou de chimistes au niveau national du CEA, de l’INSERM, de l’INRA, de l’institut Pasteur, les universités de PARIS XI, de Nantes, de Marseille mais également au niveau international (EPFL Lausanne, Université de Southampton, ...).

Lorsque nécessaire, nous utilisons également la meilleure technique adaptée, ce qui amène à utiliser la cristallographie des rayons X, la microcalorimétrie, tests biologiques, biologie cellulaire...

- Service RMN

Nous perpétuons notre longue tradition de l’application de la RMN à la chimie. Les chimistes de l’ICSN disposent de plusieurs spectromètres (deux 300 MHz, deux 500 MHz, et un 600 MHz) en self-service pour des expériences simples, avec y compris passeur d’échantillons. Nous avons mis en place un système de réservation automatique de temps de spectromètre à travers le réseau interne, ainsi que la mise à disposition des données à l’utilisateur sur son compte.

Dans les cas plus difficiles, ils bénéficient de l’assistance d’ingénieurs de l’équipe qui réalisent les expériences nécessaires. Ces ingénieurs réalisent également des études RMN plus poussées pour la détermination de structure de produits de synthèse et de produits naturels, à la fois pour les chimistes de l’institut mais également de l’extérieur.

- IR-RMN (950 MHz)

Installé en décembre 2008, le spectromètre 950 MHz fait partie du réseau IR-RMN. Pour plus d’information et réservation, visitez la page de l’IR.

Mots Clés

RMN, Protéines, Acides Nucléiques, Structure, Dynamique, Interactions

Compétences :

Biologie Moléculaire, Production et purification des protéines, Marquage isotopique de protéines en cellules procaryotes et eucaryotes, RMN des protéines et des petites molécules, Cristallographie des rayons X, SAXS, Modélisation moléculaire sous contraintes, Détermination de structures, Enzymologie, Interactions moléculaires, biologie cellulaire

Équipements disponibles :

Pour la Chimie et Biologie Structurales :

5 Spectromètres RMN : 2 * 600 MHz liquide cryosonde, 700 MHz solide/liquide, 800 MHz liquide cryosonde, et 950 MHz liquide cryosonde, Samplejet, RMN haute pression, cluster 20 PCUs, microcalorimétrie, et équipement pour la biologie moléculaire et purification.

Pour la détermination de structure en routine :

deux 300 MHz, deux 500 MHz, et un 600 MHz