Relation structure/fonction des protéines

Cadre général du travail

Les protéines assurent l’accomplissement de la majorité des fonctions cellulaires comme par exemple la reconnaissance moléculaire (cf. système immunitaire), les voies de signalisation (hormones), le transport de métabolites et de nutriments, ainsi que la catalyse des réactions biochimiques (enzymes).
La fonction des protéines découle de leur structure tridimensionnelle, c'est-à-dire la manière dont les acides aminés de la chaîne polypeptidique sont agencés les uns par rapport aux autres dans l'espace. Ce n’est que dans son état replié (état natif) qu’une protéine peut exercer son activité biologique.
La connaissance de la structure des protéines est donc essentielle à la compréhension de leur mécanisme de fonctionnement et facilite notre perception quant à leur implication dans certains processus biologiques fondamentaux.

Thématiques

Etude structurale et enzymologique d’enzymes extrêmophiles

L’étude des enzymes d'extrêmophiles permet de mieux comprendre ce qui, dans leur architecture, contribue à leur stabilité et à leur activité dans des conditions physico-chimiques extrêmes. Ces connaissances sont primordiales pour modifier des enzymes par ingénierie afin de répondre à des besoins industriels ou autres.
Au sein de cette thématique, nous étudions actuellement une famille de métallopeptidases co-catalytiques, dont de nombreux membres jouent des rôles importants dans des processus tels que la maturation des protéines, le contrôle du cycle cellulaire et la dégradation des protéines.
Par une approche cristallographique et enzymologique, notre équipe tente de mieux cerner les particularités structurales à l'origine de leurs propriétés et de caractériser le mécanisme catalytique et la spécificité de ces enzymes.

Etude structurale de la chémérine

Ce projet porte sur la détermination de la structure tridimensionnelle de la chémérine, une protéine humaine impliquée, notamment, dans les réponses inflammatoires et le stockage des acides gras. Ce travail est réalisé en étroite collaboration avec Prof. M. Parmentier de l’IRIBHM, laboratoire expert en l’étude de la chémérine.

Caractérisation biochimique de la Heme Binding Protein, HBP

Chez l’être humain, il existe un grand nombre de récepteurs « orphelins » dont les ligands sont encore méconnus, voire non identifiés. Dans la famille des récepteurs à peptide formylé (FPR, formyl peptide receptor) impliqués dans les réponses immunitaires suite à une infection bactérienne ou à un trouble physiologique (ex : apoptose), le récepteur FPRL2 semble avoir comme ligand le peptide F2L (correspondant à l’extrémité N-terminale de la Heme-binding protein, HBP) qui bloquerait la maturation des cellules dendritiques. Ce projet de l’IRIBHM, s’inscrivant dans le cadre de la thèse de l’Ir. Thalie Devosse, consiste à identifier, dans un premier temps, les protéases impliquées dans la maturation de HBP pour libérer le peptide F2L afin d’établir un modèle d’interaction entre FPRL2 et F2L.

Projet « Nanoimprint », clôturé en juillet 2008

Le projet Nanoimprint a été initié par plusieurs laboratoires européens, dont l’IRMW et l’Unité de Biotechnologie de l’Institut Meurice (UBT). Il a été financé par le 6e programme cadre de la Commission Européenne en 2005. L’IRMW et l’UBT, représentés par Meurice R&D, ont obtenu des susbsides complémentaires de la part de la région Bruxelles-Capitale. Le projet concerne la génération de particules constituées de polymères synthétiques, susceptibles de reconnaître notamment des peptides et des protéines, par création d’« empreintes » spécifiques (« molecularly imprinted polymers » : MIPs). En parallèle du projet Nanoimprint et en collaboration avec Pr. J.Wouters (FUNDP), nous avons pu caractériser l’activité et l’état d’oligomérisation de l’isopentenyl-diphosphate isomérase de type 2 (IDI2) de Pyrococcus furiosus, enzyme impliqué dans la synthèse des isoprénoïdes.

Équipe

• Cédric Bauvois (COCOF)
• Nathalie Brandt (COCOF)
• Marc Demarez (COCOF)
• Virginie Durisotti (COCOF)
• Raphaël Dutoit (COCOF)
• Christianne Legrain (COCOF)
• Dany Van Elder (ULB)

Publications

• De Angelis F, Lee JK, O'Connell JD 3rd, Miercke LJ, Verschueren KH, Srinivasan V, Bauvois C, Govaerts C, Robbins RA, Ruysschaert JM, Stroud RM, Vandenbussche G. Metal-induced conformational changes in ZneB suggest an active role of membrane fusion proteins in efflux resistance systems. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jun 15;107(24):11038-43. PMID: 20534468.
• Labar G, Bauvois C, Borel F, Ferrer JL, Wouters J, Lambert DM. Crystal structure of the human monoacylglycerol lipase, a key actor in endocannabinoid signaling. Chembiochem. 2010 Jan 25;11(2):218-27. PMID: 19957260.
  
• Loisel E, Jacquamet L, Serre L, Bauvois C, Ferrer JL, Vernet T, Di Guilmi AM, Durmort C. AdcAII, a new pneumococcal Zn-binding protein homologous with ABC transporters: biochemical and structural analysis. J Mol Biol. 2008 Sep 5;381(3):594-606. PMID: 18632116.
• Bauvois C, Jacquamet L, Huston AL, Borel F, Feller G, Ferrer JL. Crystal structure of the cold-active aminopeptidase from Colwellia psychrerythraea, a close structural homologue of the human bifunctional leukotriene A4 hydrolase. J Biol Chem. 2008 Aug 22;283(34):23315-25. PMID: 18539590.
• Shimizu-Ibuka A, Bauvois C, Sakai H, Galleni M. Structure of the plasmid-mediated class C beta-lactamase ACT-1. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2008 May 1;64(Pt 5):334-7. PMID: 18453698.
• Dutoit R., de Ruyck J., Durisotti V., Legrain C., Jacobs E. and Wouters J. Overexpression, physicochemical characterization, and modelling of a hyperthermophilic Pyrococcus furiosus type 2 IPP isomerase. Proteins. 2008 Jun;71(4):1699-707. PMID: 18076031.
• Labar G, Bauvois C, Muccioli GG, Wouters J, Lambert DM. Disulfiram is an inhibitor of human purified monoacylglycerol lipase, the enzyme regulating 2-arachidonoylglycerol signaling. Chembiochem. 2007 Jul 23;8(11):1293-7. PMID: 17579916.
• Rodríguez MM, Power P, Bauvois C, Di Conza J, Ayala JA, Galleni M, Gutkind G. Characterisation of KLUA-9, a beta-lactamase from extended-spectrum cephalosporin-susceptible Kluyvera ascorbata, and genetic organisation of bla(KLUA-9). Int J Antimicrob Agents. 2007 Mar 29(3):332-7. PMID: 17196371.
• Wouters J. and Bauvois C., Crystal structures of class C β-lactamases: mechanistic implications and perspectives in drug design, in Enzyme-mediated resistance to antibiotics: mechanisms, dissemination, and prospects for inhibition, pp. 145-161 (2007).
• de Ruyck J., Durisotti V., Oudjama Y., Wouters J. Structural role for Tyr-104 in Eschericha coli isopentenyl-diphosphate isomerase : site-directed mutagenesis, enzymology, and protein crystallography. J Biol Chem. 2006 Jun 30;281(26):17864-9. PMID: 16617181.
• Bauvois C, Ibuka AS, Celso A, Alba J, Ishii Y, Frère JM, Galleni M. Kinetic properties of four plasmid-mediated AmpC beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother. 2005 Oct;49(10):4240-6. PMID: 16189104.
• Colombo ML, Hanique S, Baurin SL, Bauvois C, De Vriendt K, Van Beeumen JJ, Frère JM, Joris B. The ybxI gene of Bacillus subtilis 168 encodes a class D beta-lactamase of low activity. Antimicrob Agents Chemother. 2004 Feb;48(2):484-90. PMID: 14742199
• Alba J, Bauvois C, Ishii Y, Galleni M, Masuda K, Ishiguro M, Ito M, Frere JM, Yamaguchi K. A detailed kinetic study of Mox-1, a plasmid-encoded class C beta-lactamase. FEMS Microbiol Lett. 2003 Aug 29;225(2):183-8. PMID: 12951239

Collaborations

• Dr Georges Feller (Laboratoire de Biochimie, ULg, Liège)
• L’équipe du Dr Jean-Luc Ferrer (Laboratoire de Cristallographie et Cristallogenèse des Protéines, Institut de Biologie Structurale, Grenoble)
• Pr Johan Wouters (Laboratoire de Chimie Biologique Structurale, FUNDP, Namur)
• Pr Didier Lambert (Unité de Chimie Pharmaceutique et Radiopharmacie, UCL, Woluwe)
• Pr Moreno Galleni (Centre d’Ingénierie des Protéines, ULg, Liège)
• Pr Marc Parmentier (IRIBHM, ULB-Erasme, Bruxelles)
• Ir Alain Durieux (Unité de Biotechnologie, Institut Meurice, Bruxelles)