Sonder la dynamique de protéines par cristallographie de cristal unique à température ambiante, ou à température cryogénique sous haute pression, et spectroscopie optique in crystallo

Probing protein dynamics by single-crystal room temperature, or high-pressure cryogenic, crystallography and in crystallo optical spectroscopy

• Auteur / Autrice : Wafaa Jamal
• Direction : Antoine Royant
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Structurale et Nanobiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European Synchrotron Radiation Facility

Mots clés

Mots clés libres

Cristallographie aux rayons X

Spectroscopie optique

Protéine fluorescente

X-ray crystallography

Optical spectroscopy

Fluorescent protein

Résumé

La cristallographie macromoléculaire (MX) est une technique aboutie accessible à un grand nombre d'utilisateurs. L'émergence conjointe de la cryo-microscopie électronique et des méthodes basées sur l'intelligence artificielle destinées à prédire la structure de protéines remet en question la position dominante de la MX en biologie structurale. Par conséquent, l'utilisation de la MX doit être focalisée sur ses points forts et bénéficier d'approches biophysiques complémentaires. Les approches de diffraction sur cristal unique à température ambiante ont le potentiel de sonder la dynamique des protéines, en bénéficiant de techniques complémentaires (par exemple la spectroscopie, la haute pression) directement appliquées sur les échantillons cristallins. Ce projet intégré, combinant la MX (sur la ligne ID30B de l'ESRF), la spectroscopie optique in crystallo (au laboratoire icOS) et la MX à haute pression (au laboratoire HPMX) étudiera plusieurs familles de protéines fluorescentes dans le but d'obtenir un aperçu sans précédent de leur dynamique afin d'aider à ajuster leurs propriétés photophysiques par mutagenèse dirigée.

Macromolecular crystallography (MX) is a mature technique accessible to a large number of users. The recent emergence of cryo-electron microscopy and artificial intelligence-based methods to predict protein structures, have challenged MX as the leading technique in structural biology. In consequence, MX needs focusing on its strengths and embracing complementary biophysical approaches. Single-crystal diffraction approaches at room temperature have the potential to probe proteins dynamics, benefitting from the use of complementary techniques (e.g., spectroscopy, high-pressure) directly used on crystalline samples. This integrated project, combining MX (on beamline ID30B at the ESRF), in crystallo optical spectroscopy (at the icOS laboratory) and high-pressure MX (at the HPMX laboratory), will study various families of fluorescent proteins in order to provide an unprecedented picture of their dynamics to help tune their photophysical properties.