Microscopie à force atomique de protéines membranaires en membranes natives

Mots clés : microscopie à force atomique, protéine membranaire, structure membranaire, assemblage supramoléculaire

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Environ 30% des phases de lecture ouvertes du génome humain codent pour les protéines membranaires, et cette famille de protéines est impliquée dans nombre de processus les plus importants de la vie, tels que signalisation, transduction énergétique, transport des métabolites, etc. Elles constituent par conséquent la cible de la majorité des médicaments actuellement utilisés et les anomalies affectant la fonction des protéines membranaires sont directement ou indirectement à l'origine de nombreuses pathologies. Notre équipement permet d'étudier la structure et l'assemblage des protéines membranaires dans les membranes natives par imagerie par microscopie à force atomique (MFA) haute résolution et spectroscopie de force.

Un énorme avantage de la MFA par rapport aux autres techniques d'imagerie haute résolution est qu'elle peut être réalisée dans des tampons physiologiques à température ambiante et sous pression normale. Les mesures par MFA ont également un rapport signal sur bruit exceptionnel. Ensemble, ces fonctions nous permettent de visualiser directement chaque protéine membranaire dans son environnement naturel, à savoir la membrane native. Ici, de grands assemblages supramoléculaires (nanomachines se composant de plusieurs protéines membranaires fonctionnant ensemble) s'observent très bien par MFA.

Les assemblages supramoléculaires fonctionnent en transduction d'énergie et de signal avec une efficacité impressionnante. Récemment, nous avons publié des images haute résolution d'une membrane photosynthétique (Fig. 1) et de son adaptation à divers niveaux d'éclairage, ainsi que l'assemblage supramoléculaire de protéines membranaires dans des microdomaines de jonction dans les membranes du cristallin de l'œil (Fig. 2). (Buzhynskyy et al., EMBO R., 2007, 8 (1) : 51-55). Nous avons également développé une installation à deux chambres permettant une bicouche membranaire unique entre deux compartiments aqueux devant être imagée par MFA.

Fig. 1

Fig. 2

Nous projetons de développer la MFA comme outil d'imagerie biomédicale et de sonde de force. À long terme, nous envisageons de réaliser une imagerie haute résolution des membranes cytoplasmiques naturelles.

Page Web personnelle : perso.curie.fr/Simon.Scheuring

Dernière mise à jour : février 2010

Publications clés

2009

• Casuso I, Scheuring S
  Automated setpoint adjustment for biological contact mode AFM imaging
  Nanotechnology, 21 (3): 35104-35111

2007

• Nikolay Buzhynskyy, Jean-Francois Girmens, Wolfgang Faigle, and Simon Scheuring*
  Human cataract lens membrane at subnanometer resolution
  Journal of Molecular Biology, 2007, 374 (1): 162-169
• Nikolay Buzhynskyy, Richard Hite, Thomas Walz, and Simon Scheuring
  The supramolecular architecture of junctional microdomains in native lens membranes
  EMBO Reports, 8 (1): 51-55

2006

• Rui Pedro Gonçalves, Guillaume Agnus, Pierre Sens, Christine Houssin, Bernard Bartenlian & Simon Scheuring*
  Two-Chamber AFM: probing membrane proteins separating two aqueous compartments
  Nature Methods, 3, 1007-1012

2005

• Simon Scheuring*, & James Sturgis
  Chromatic adaptation of photosynthetic membranes
  Science, 309 (5733): 484-487