Accueil du site > Santé > Comment mieux voir pour mieux comprendre ?



Comment mieux voir pour mieux comprendre ?

Une seconde pour sonder des nanomachines moléculaires au niveau atomique

05/03/2009 par Christophe Cartier dit Moulin / nanoscience, santé, résonance magnétique nucléaire, chimie du vivant

Des chercheurs de l’Institut de biologie structurale Jean-Pierre Ebel (IBS, Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier, Grenoble) viennent de développer une nouvelle technique, basée sur la Résonance magnétique nucléaire (RMN), permettant de réduire considérablement le temps nécessaire pour sonder, au niveau atomique, des assemblages biomoléculaires de grandes tailles. Les temps d’analyse passent ainsi de plusieurs minutes à près d’une seconde ce qui ouvre un nouveau champ de recherche dans l’étude structurale de ces assemblages. Elles devraient permettre d’observer en temps réel les changements structuraux et dynamiques au sein de nanomachines [1] moléculaires lorsqu’elles exercent leur action. Ces résultats viennent d’être publiés en ligne par la revue Journal of the American Chemical Society.

L’étude fonctionnelle et structurale des nanomachines biologiques est une tâche difficile compte tenu de la dimension des objets étudiés, de leur flexibilité et de la complexité des substrats manipulés (protéines, peptides, ADN, ARN…). Elle nécessite la combinaison de la cristallographie aux rayons X et de méthodes à « basse » résolution telles que la microscopie électronique. Ces méthodes permettent difficilement d’obtenir des informations cinétiques pourtant nécessaires pour comprendre la dynamique fonctionnelle d’un système.

La spectroscopie RMN [2] est la méthode de choix pour étudier, avec une résolution atomique, les propriétés structurales et dynamiques des macromolécules biologiques en solution. Récemment, le développement de techniques de marquages isotopiques spécifiques [3] a permis de repousser les frontières de cette méthode à l’analyse des assemblages biomoléculaires pouvant atteindre 1 méga Dalton [4]. L’utilisation de spectromètres RMN opérant à des champs magnétiques élevés a, de son côté, amélioré la résolution des observations. Cependant l’étude cinétique des modifications au sein de ces assemblages restait limitée par les temps de mesure (plusieurs minutes voire plusieurs heures) nécessaires pour repérer chaque groupe d’atomes par leurs signaux RMN spécifiques. Une autre technique nouvellement mise au point, la RMN rapide [5], permet d’accélérer l’enregistrement des spectres RMN.

Pour la première fois, les chercheurs de l’IBS ont réussi à combiner ces trois techniques, et ainsi, à réduire à près d’une seconde le temps expérimental requis pour sonder par RMN des assemblages biomoléculaires de plusieurs centaines de kilo Dalton.

Cette nouvelle approche devrait permettre d’ouvrir l’accès à des informations cinétiques sur les mécanismes de repliement ou d’auto-organisation de ces assemblages biomoléculaires. De plus, elle constitue une avancée importante pour observer en temps réel le fonctionnement des nanomachines biologiques telles que les chaperonnes, protéasomes, peptidases ou moteurs moléculaires [6].

Références

Fast Two-Dimensional NMR Spectroscopy of High Molecular Weight Protein Assemblies
Carlos Amero, Paul Schanda, Asunción Durá, Isabel Ayala, Dominique Marion, Bruno Franzetti, Bernhard Brutscher & Jérôme Boisbouvier _ Journal of the American Chemical Society 25 février 2009.

Source : CNRS / Bureau de presse

Contact chercheur : Jérôme Boisbouvier / Institut de biologie structurale Jean-Pierre Ebel (Grenoble)


[1] Nanomachines : machines à l’échelle nanométrique (10-9 m), composées de plusieurs molécules. Ce sont des dispositifs à l’échelle moléculaire capables de manipuler les atomes et les molécules.

[2] La Résonance Magnétique Nucléaire : phénomène par lequel un noyau de l’atome considéré absorbe les rayonnements électromagnétiques d’une fréquence spécifique en présence d’un fort champ magnétique. Ses applications concernent la physique, la chimie, l’imagerie médicale et la biologie structurale. L’IBS est labellisé plateforme nationale et européenne d’accueil pour la RMN très haut champ.

[3] RMN avec marquage isotopique spécifique : pour observer par RMN de gros assemblages, il est nécessaire de substituer 100 % de l’atome naturel d’hydrogène par du deutérium et de réinsérer spécifiquement en quelques sites déterminés (exemple méthyles des alanines) l’atome naturel d’hydrogène, observable par RMN.

[4] Un Dalton : c’est, avec une assez bonne précision, la masse d’un atome d’hydrogène. Un acide aminé de protéine représente environ 110 Da, un assemblage de 1 méga Dalton contient environ 9000 acides aminés.

[5] La RMN rapide : une nouvelle technique de RMN (appelée « SOFAST ») permettant d’enregistrer un spectre 2D en quelques secondes, développée à l’IBS.

[6] Moteur Moléculaire : d’une manière générale, un moteur moléculaire consomme de l’énergie (exemple hydrolyse d’ATP) pour effectuer un mouvement ou un travail. Dans les cellules, les moteurs moléculaires sont des machines biomoléculaires essentielles pour la mobilité (contraction musculaire, flagelle...) et le transport (chromosomes, neurotransmetteurs, passage des membranes...).

Questions, commentaires ?


modération à priori

Ce forum est modéré à priori : votre contribution n'apparaîtra qu'après avoir été validée par un administrateur du site.

Un message, un commentaire ?
  • (Pour créer des paragraphes, laissez simplement des lignes vides.)

Qui êtes-vous ?

Comment mieux voir pour mieux comprendre ?

Un nouveau colorant ultra-brillant pour mieux sonder le cerveau

Un nouveau colorant, le chromophore Lem-PHEA, qui surclasse sensiblement les meilleurs colorants actuellement utilisés, vient d’être synthétisé.

29/04/2013 par Christophe Cartier dit Moulin / santé, imagerie, fluorescence

Des nanoparticules biocompatibles et ultrasensibles comme agents de contraste pour l’IRM

Des nanoparticules améliorant la performance d’agents de contraste en IRM ont été développées par des chercheurs. Ces systèmes biocompatibles augmentent nettement les performances des agents de contraste commerciaux. Pour des doses bien plus faibles que celles utilisées habituellement, ceux-ci voient leur efficacité décupler.

18/10/2012 par Jonathan Rangapanaiken / nanoscience, santé, IRM

Structure de metalloproteines par RMN à l’état solide

Ce travail de développement fondamental appliqué aux nouvelles technologies pour la RMN des matériaux paramagnétiques permet la caractérisation précise de la structure de systèmes biologiques complexes.

02/07/2012 par Christophe Cartier dit Moulin / 1 commentaire / santé, résonance magnétique nucléaire, structure

Prédire l’efficacité des particules magnétiques comme agents de contraste en IRM

Des physico-chimistes viennent de publier un modèle universel pour prédire l’efficacité des nanoparticules magnétiques en tant qu’agents de contraste pour l’IRM

09/05/2012 par Jonathan Rangapanaiken / nanoscience, imagerie, IRM

Les métalloenzymes artificielles, ou la chimie de synthèse de demain

Mise au point d’une nouvelle approche combinant cristallographie des protéines et chimie biomimétique pour observer toutes les étapes clés de l’activation de l’oxygène, processus indispensable à la vie.

11/10/2010 par Christophe Cartier dit Moulin / catalyse, rayons X, biomimétisme

Rôle du cuivre dans la maladie d’Alzheimer

Ces travaux conduisent, sans ambiguïté, à une description complète de l’environnement de l’ion cuivrique lié au peptide A-bêta, impliqué dans la maladie d’Alzheimer, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de son implication dans la maladie.

08/12/2009 par Christophe Cartier dit Moulin / santé, alzheimer, résonance magnétique nucléaire

Localiser les atomes voisins du calcium dans des organismes vivants ?

En utilisant la Résonance Magnétique Nucléaire du calcium-43, il est maintenant possible de distinguer et localiser les atomes situés dans le voisinage du calcium, élément qui joue un rôle essentiel dans de nombreux organismes vivants.

31/08/2009 par Christophe Cartier dit Moulin / santé, résonance magnétique nucléaire, calcium

Une seconde pour sonder des nanomachines moléculaires au niveau atomique

Des chercheurs ont développé une nouvelle technique, basée sur la Résonance magnétique nucléaire, qui permet de réduire le temps nécessaire pour sonder, au niveau atomique, des assemblages biomoléculaires de grandes tailles.

05/03/2009 par Christophe Cartier dit Moulin / nanoscience, santé, résonance magnétique nucléaire, chimie du vivant

Observer le vivant à l’échelle nanométrique

Une équipe a mis au point une expérience unique au monde de spectromicroscopie infrarouge permettant d’atteindre des résolutions bien meilleures que celles offertes par des microscopes plus classiques (de 1 à 10 µm).

26/06/2008 par Christophe Cartier dit Moulin / nanoscience, imagerie, infrarouge, chimie du vivant