Développement de nouvelles approches par spectrométrie de masse pour l'étude des protéines membranaires

Développement des outils de la protéomique pour l’étude de protéines membranaires

Les protéines membranaires (un tiers des protéines exprimées) assurent la communication entre cellules et entre compartiments cellulaires et sont à ce titre, acteurs de nombreuses voies de transduction du signal. Aujourd’hui, elles sont la cible d’environ 60% des médicaments et sont impliquées dans des pathologies aussi diverses que le cancer, le diabète, l’épilepsie, ou encore les dysfonctionnements neurologiques ou endocrinologiques. Caractériser leurs interactions et déterminer leur structure sont donc des enjeux très importants et représentent un challenge pour les années à venir. Pourtant, malgré leur rôle prépondérant dans de nombreuses fonctions biologiques, la grande majorité d’entre elles sont encore mal caractérisées. De part leur caractère amphipathique (semi hydrosolubles/semi liposolubles), elles constituent une famille de protéines extrêmement difficile à étudier et les analyses structurales bloquent souvent sur l’une ou l’autre des deux étapes suivantes : la surproduction sous forme fonctionnelle et l’obtention de cristaux analysables par diffraction aux rayons X. Se pose alors rapidement le problème du contrôle qualité. 

C’est dans ce cadre très général que se situe notre projet qui a pour but de mettre au point une méthode de caractérisation détaillée de ces protéines membranaires et de leurs partenaires d’interaction. Pour cela, nous proposons d’utiliser une approche basée sur la spectrométrie de masse (MS) dont les développements récents ont littéralement révolutionné la microanalyse des protéines en permettant d’accéder, avec rapidité et sensibilité, à l’identification de mutations et à la détermination des modifications post-traductionnelles. En effet, de nombreuses approches dites protéomiques (c'est-à-dire visant à l’étude de l’ensemble des protéines codées par un génome) sont aujourd’hui disponibles et sont utilisées dans de nombreux domaines tant au niveau d’études fondamentales qu’au niveau d’études appliquées.

Toutefois, la plupart des protocoles décrits dans la littérature ont été établis sur des extraits protéiques solubles qui ne peuvent être transférés intacts sur des extraits protéiques membranaires. Le signal obtenu par MS est faible, tant en nombre qu’en intensité et de ce fait, les taux de recouvrement de séquence associés sont également très bas.

Pourquoi est ce ainsi ? A quelle étape les peptides membranaires sont ils perdus ? durant la digestion ? durant l’extraction du gel d’électrophorèse ? Pendant l’analyse par MS ? Y a-t-il une empreinte commune à ces peptides ? Voici les questions auxquelles nous tentons de répondre par l’établissement de protocoles mieux appropriés.

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