Nouvelles perspectives pour l’analyse et la caractérisation structurale de complexes biologiques par spectrométrie de masse supramoléculaire

New perspectives for the structural characterization of biological complexes by supramolecular mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Cédric Atmanene
• Direction : Alain Van Dorsselaer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biochimie physique

Protéomique

Spectrométrie de masse

Résumé

La spectrométrie de masse supramoléculaire (ou MS des complexes non-covalents) est une technique biophysique de plus en plus sollicitée pour la caractérisation des interactions entre biomolécules. Afin d’étendre les potentialités de cette approche pour l’étude d’édifices biologiques non-covalents plus complexes, le travail réalisé au cours de cette thèse s’articule autour de trois axes :• L’automatisation des analyses nanoelectrospray sur puce microfluidique : en augmentant le débit d’analyses tout en réduisant la consommation d’échantillon, nos développements ont renforcé l’intérêt de la MS supramoléculaire pour la caractérisation détaillée de complexes biologiques ainsi que pour le criblage des ligands de protéines cibles. • La caractérisation de complexes protéine/ARN : les stratégies analytiques développées ont permis d’étendre le champ d’applications de la MS supramoléculaire à cette catégorie de complexes, démontrant ainsi la possibilité d’accéder à des informations concernant leur stœchiométrie ou encore leurs réseaux d’interactions. • Le couplage entre spectrométrie de mobilité ionique et MS : les développements méthodologiques réalisés ont permis d’atteindre un niveau supplémentaire dans la caractérisation de complexes biologiques avec la possibilité de différencier des conformères et d’estimer leur section efficace. Ce travail de thèse démontre la versatilité de l’approche de MS supramoléculaire qui se traduit par la diversité des complexes étudiés (protéine/ligand, protéine/oligonucléotide, etc. ), ainsi que par la diversité des informations accessibles (stœchiométries, spécificités d’interaction, affinités, dynamiques d’assemblage et conformationnelles, etc. ).

Supramolecular mass spectrometry, also called native or noncovalent MS, is a biophysical technique which becomes increasingly involved in studies aiming at characterizing interactions between biomolecules. With the aim of extending the potentialities of this approach for the characterization of more complex biological assemblies, this PhD thesis has been structured around three research axes:• Automation of chip-based nanoelectrospray ionization MS experiments: by combining high-throughput analyses with reduced sample consumption, our developments show that native MS is a powerful approach for protein/ligand and protein/protein complexes characterization as well as for the screening of ligand libraries. • Characterization of protein/RNA complexes: development of well-suited analytical strategies has allowed us to expand the applications of native MS to this kind of complexes, highlighting the possibilities to get information on their binding stoichiometry, their structural dynamics as well as their interaction networks. • Coupling ion mobility spectrometry with mass spectrometry: our methodological developments have allowed us to reach an additional level in the characterization of biological complexes with the possibility to distinguish between conformers and to measure collision cross sections of biomolecules. This PhD thesis demonstrates the versatility of native MS as showed by the diversity of complexes which can be studied (protein/ligand, protein/protein, protein/oligonucleotide, etc. ), as well as the diversity of information which can be obtained (binding stoichiometries, binding specificities, binding affinities, structural and conformational dynamics, etc. ).