Développement de méthodes de cristallographie des protéines résolue en temps sur l'échelle de la microseconde à la milliseconde

Development of time-resolved protein crystallography methods in the microsecond to millisecond time domain

• Auteur / Autrice : Nicolas Caramello
• Direction : Antoine Royant, Arwen Pearson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 06/12/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European synchrotron radiation facility (Grenoble, Isère, France ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Carlo Petosa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mickaël Victor Cherrier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard Neutze, Solange Morera
• DOI : 10.70675/3c6cc538z4926z48a5z90fczaa4fcbfdc618

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie d'absorption

Cristallographie

Protéines fluorescentes

Photorécepteurs (molécules)

Mots clés libres

Photorécepteur

Protéines Fluorescentes

Tr-Mx

Cristallographie

Biologie Structurale

Spectroscopie d'absorption in crystallo

Crystallography

Photorecepor

Tr-Mx

Fluorescent Protein

Structural Biology

In Crystallo Optical Spectroscopy

Résumé

Le récent développement de la cristallographie sérielle, d'abord au sein des lasers de rayons X à électrons libres (XFEL), puis en synchrotrons, a permis l'étude de phénomènes dynamiques structuraux se produisant sur une échelle allant de la femtoseconde à la minute, grâce à de nombreuses avancées techniques et méthodologiques. Au cours de ces expériences, des cristaux de protéines de taille variable sont continuellement présentés au faisceau de rayons-X. Les protéines photoactives ont naturellement été les premières cibles de ces études de cristallographie sérielles, selon un schéma expérimental 'pompe-sonde' où la pompe consistent en un flash de lumière visible. Des méthodes permettant l’initiation de réactions au sein de cristaux de protéines grâce à la diffusion de petites molécules sont maintenant en train de gagner du terrain. Au cours de ce doctorat, j’ai tenté de répondre à une série de questions biologiques bien précises, reliant structure et fonction des protéines à l’aide de techniques cristallographiques, dont certaines sont le fruit de développements mis en œuvre au cours de mon travail de doctorat, en synchrotrons, et occasionnellement en XFELs.

Over the last decade, the development of time-resolved serial crystallography (TR-SX) at XFELs and synchrotrons has allowed researchers to study phenomena occurring in proteins on the femtosecond to minute timescale, taking advantage of many technical and methodological breakthroughs. In such an experiment, protein crystals of various sizes are continuously presented to the X-ray beam. Photoactive proteins have naturally been the initial systems to be studied in TR-SX experiments using pump-probe schemes, where the pump is a pulse of visible light. Other reaction initiations through small molecule diffusion are now gaining momentum. During this PhD, a series of biological questions linking protein structures to their functions were tackled, using time-resolved crystallography methods, some of which were developed during this PhD, at synchrotrons, and occasionally XFELs.