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Thèmes de recherche

Ingénierie d'architectures protéiques chélatantes


​l'ingénierie d'architectures protéiques chélatantes affines et spécifiques de radionucléides et notamment de l'uranium dans des perspectives de biodétection ou de bioremédiation.

Publié le 30 juillet 2015

Architectures chélatantes de radionucléides

Uranium

Dans les milieux biologiques, l'uranium est majoritairement sous forme de dioxyde d'uranium, l'uranyle UO22+, complexé par 5 à 6 ligands dans le plan équatorial. Des études récentes ont montré que l'uranyle interagit avec des sites de fixation du calcium ou du fer dans les protéines.

Une de nos stratégies implique l'ingénierie d'un site affin et spécifique de l'uranyle à partir du motif EF-hand du domaine N-terminal de la calmoduline. Nous avons ainsi montré que l'ajout d'un groupement phosphoryle augmente de 2 ordres de grandeur l'affinité du motif EF-hand pour l'uranyl. D'autre part, en combinant une analyse in silico par dynamique moléculaire, en coll. avec Ph. Guilbaud (CEA-Marcoule), et la mutagénèse dirigée, nous avons obtenu un dérivé du motif EF-hand présentant une très forte affinité pour l'uranyle et une spécificité uranyle/Ca de l'ordre de 107, breveté pour des applications en biodétection ou bioremédiation

Références

  • Pardoux R, Sauge-Merle S, Lemaire D, Delangle P, Guilloreau L, Adriano JM, Berthomieu C (2012) Modulating uranium binding affinity in engineered calmodulin EF-hand peptides: effect of phosphorylation. PLoS ONE 7(8) e41922).
  • (New uranium-chelating peptides derived from EF-hand calcium-binding motif useful for uranium biodetection and biodecontamination, Pardoux R, Sauge-Merle S, Lemaire D, Berthomieu C, Guilbaud P, Delangle P, Bremond N, Beccia, M-R Brevet Europe, publié le 1-10-2014, EP 2 784 094 A1.)

Nous poursuivons cet axe de recherche en étudiant les relations structure-propriété de séries de variants du motif EF-hand, ainsi qu'en développant un biodétecteur ou la fonctionalisation de ces protéines dans des optiques de biodépollution – décontamination.

 

Représentation schématique de la stratégie de modification du site de fixation du calcium du motif EF-hand de la calmoduline (d'après ref pdb 1EXR) en un site affin et spécifique de l'uranyle. Crédits : Catherine Berthomieu/ CEA

 

Autre radionucléides et lanthanides

La démarche mise au point pour optimiser des protéines affines et spécifiques de l'uranium est étendue actuellement à l'étude d'autres radionucléides ou analogues lanthanides (Ce/Eu/Pu/Am).

D'autre part, dans le cadre du programme Investissement d'avenir PIA DEMETERRES (2013-2018), nous avons pour objectif d'étendre la stratégie utilisée pour l'uranium à l'optimisation de sites protéiques affins et spécifiques pour le Sr ou le Cs.