Usage des nanoparticules magnetiques pour étudier les interactions moléculaires entre la lipase CpLIP2 et le trans-resvératrol

Magnetic nanoparticles used for studying molecular interactions between CpLIP2 lipase and trans-resveratrol

• Auteur / Autrice : Thi Nga Nguyen
• Direction : Christian Jay-Allemand, Férial Terki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie et microbiologie
• Date : Soutenance le 10/11/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies Emergentes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Hélène Fulcrand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Jay-Allemand, Férial Terki, Hélène Fulcrand, Stéphane Quideau, Carine Le Bourvellec, Cheolgi Kim, Luc Bidel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Quideau, Carine Le Bourvellec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexation

Nanoparticules magnétiques

Phénols

Mots clés libres

Protéine

Composé phenolique

Nanoparticules magnetiques

Complexation

Protein

Phenolic compound

Magnetic nanoparticles

Ligand binding

Résumé

Dans le but de mieux comprendre les interactions protéines-ligands, nous avons mené une étude sur les interactions entre le trans-resvératrol et la lipase CpLIP2. Dans un premier temps, les interactions physico-chimiques entre la lipase recombinante CpLIP2 et le trans-resvératrol ont été abordées à la fois par spectrofluorométrie et par modélisation moléculaire. Dans un second temps, le trans-resvératrol a été greffé avec succès sur des nanoparticules magnétiques à base de silice mésoporeuse. Trois types de nanoparticules nommées CS1, CS2 et CS3 ont été obtenus et caractérisés avec précision par spectrophotométrie UV-Visible et IR. A pH basique, toutes ces nanoparticules restent libres et se répartissent uniformément dans l’eau, alors qu’à pH neutre et acide elles montrent une forte capacité d’agrégation. Les quantités de trans-resvératrol greffées sur CS1, CS2 et CS3 ont été déterminées par la méthode dite du logFER (logarithme du rapport de deux spectres d’excitation de fluorescence), et sont respectivement équivalente à 11.4 µM, 11.2 µM, and 10.8 µM de trans-resvératrol libre en solution aqueuse pour une suspension de 50 ppm de nanoparticules. Lorsque la lipase s’adsorbe de façon non spécifique à la silice par ses zones hydrophiles, la fluorescence de ses résidus tryptophanes est faiblement affectée, tandis que lorsqu’elle se complexe spécifiquement au resvératrol, les tryptophanes transmettent l’énergie d’excitation au resvératrol qui engage un processus de FRET. L’adsorption non spécifique est très sensible au pH, elle est contrôlée principalement par les forces électrostatiques. Les résultats de ce travail ouvrent de nouvelles opportunités d’identifier des protéines à haute affinité pour des composés phénoliques, et des possibilités de quantification des interactions à la fois par des capteurs fluorimétriques et des capteurs magnétiques.

Aiming to understand the protein-ligand interactions, this manuscript presents the study of the interactions between lipase CpLIP2 and trans-resveratrol. We evidence the interactions of free trans-resveratrol with CpLIP2 by both spectrofluorimetry and computational approaches. Then, trans-resveratrol was grafted on magnetic nanoparticles successfully to yield 3 different kinds of the magnetic nanoparticles-resveratrol system (CS1, CS2, and CS3) that were carefully characterized by UV-Vis and IR spectroscopy. At alkaline pH, these kinds of nanoparticles are mono-disperses whereas, they tend to be aggregated in acid and neutral pH value. Then, the trans-resveratrol grafted on CS1, CS2, and CS3 was quantified by a fluorimetric method consisting to calculate the logarithm of the excitation fluorescence ratio (LogFER). An equivalent of 11.4 µM, 11.2 µM, and 10.8 µM of free trans-resveratrol was grafted on silica shell for 50 ppm of CS1, CS2, and CS3, respectively. When lipase adsorbed nonspecifically to silica by its hydrophilic surfaces, the fluorescence of its tryptophan residues is weakly affected, whereas when lipase specifically bound to resveratrol, tryptophan residues transferred light excitation energy to resveratrol which fluoresced in FRET mode. The pH-dependence of nonspecific adsorption highlighted they are mainly driven by electrostatic forces. Results of this work open new opportunities to screen high-affinity proteins for phenolic compounds, and new non-destructive way to quantify interactions processes with both fluorimetric and magnetic sensors.