Caractérisation biophysique de peptides riches en tryptophane à l'interface air-eau : apport de l'optique non linéaire

Biophysical Analyses of tryptophan-rich peptides at the air-water interface : nonlinear optic contribution

• Auteur / Autrice : Gladys Matar
• Direction : Françoise Besson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 25/11/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICBMS - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires - UMR 5246 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Ricard-Blum
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-François Brevet, Magali Deleu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Desbat, Christian Salesse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines membranaires

Optique non linéaire

Tryptophane

Mots clés libres

Peptides riches en tryptophane

Optique non linéaire

Peptides membranaires

HIV-1

Gp41

Interface air-eau

Microscopie à l'angle de Brewster (BAM)

PM-IRRAS

Tryptophan-rich peptides

Nonlinear optic

Membrane peptides

HIV-1

Gp41

Air-water interface

Brewster Angle Microscopy (BAM)

PM-IRRAS

Résumé

Les protéines membranaires sont particulièrement riches en acides aminés aromatiques, tels que le tryptophane (W). On retrouve cette originalité dans beaucoup de peptides antimicrobiens et dans les protéines de fusion virales. La glycoprotéine de l'enveloppe de HIV-1, gp41, en est un exemple. Manifestement, les résidus W sont impliqués dans la perturbation des membranes et la formation des pores. L'objectif de ce travail est d'étudier le rôle des résidus W dans de telles activités en utilisant l'optique non linéaire. Pour cela, nous avons préalablement déterminé l'hyperpolarisabilité (le potentiel non linéaire) du W par la diffusion Hyper Raleigh (HRS). Puis nous avons montré une évolution de la réponse non linéaire de petits peptides synthétiques en fonction du nombre croissant de leurs résidus W. Ces résultats ont permis de suivre l'implication des tryptophanes de deux peptides K3W et gp41W, lors de leurs interactions avec des monocouches lipidiques à l'interface air-eau par la génération de second harmonique (SHG). D'autre part, l'influence de telles interactions sur la structure secondaire et l'orientation des peptides a été déterminée par le PM-IRRAS. Nous avons ainsi montré la cohérence entre les modifications du signal SHG, liées à des changements d'orientation des tryptophanes et celles des spectres de PM-IRRAS, dues à des changements d'orientation de la structure secondaire de gp41W

Membrane proteins are extremely rich in aromatic amino acids, like tryptophan (W). This particularity is found in many antimicrobial peptides and in several virus fusion proteins. An example of these fusion proteins is the HIV-1 envelop glycoprotein, the gp41. It is clear that the W residues are implicated in membrane perturbation and pore formation. The aim of this work was the investigation of the W residue role in such activities, using the nonlinear optic. First, we determined the W hyperpolarizabilité (nonlinear potential) by the Hyper Rayleigh Scattering (HRS). Then, the evolution of the nonlinear signal of small synthetic peptides, as function of the increasing number of their W residues, was demonstrated. These results allowed us to follow the W residue involvement of two peptides, K3W4 and gp41W, in the interaction with lipids monolayer at the air-water interface, using the second harmonic generation (SHG). The influence of such interaction in the peptide structure and orientation was determined using the PM-IRRAS. In conclusion, we showed the coherence between the SHG signal variation, due to the W orientation changes, and the PMIRRAS spectra modification, due to the gp41W helix orientation changes