Protein conformational changes studied by time-resolved circular dichroïsm
Dynamique conformationnelle des protéines étudiée par dichroïsme circulaire résolu en temps
Résumé
Proteins are the most important macromolecules in the living world. They are in a way the working bees of all the living organisms. They perform many functions such as enzymatic, nervous, motion functions ; they can transport smaller molecules that allow the cells to feed and function. During this three years of Thesis, we got interested in different aspects of the conformational changes that can happen in proteins. All these phenomena have been studied by a common method : the measurement of time resolved circular dichroïsm. What is interesting is that circular dichroïsm can give quantitative informations on a chromophore position or on the folding of an alpha-helix which is a big advantage over many other methods. First, we studied the influence of the solvant on the poly(glutamic acid) folding and observed differences in the dynamics and thermodynamics of the phenomenon depending wether the peptide was dissolved in water or in heavy water. We then studied, by a different method, a key step of the PYP's chromophore relaxation. Finally we tried to approach the movement of alpha-helices in bacteriorhodopsin and opened the question about conformational changes that have not been predicted or observed yet. Thanks to different measurement methods, we have been able to study phenomena on timescales from picoseconds to microseconds. We hope that these methods will be extended to the study of many other folding mechanisms.
Les protéines sont parmi les molécules les plus importantes du monde vivant. Ce sont en quelque sorte les abeilles ouvrières de tout organisme. Elles remplissent, entre autres, des fonction enzymatiques, nerveuses, motrices ; elles transportent les petites molécules qui permettent aux cellules de fonctionner et de s'alimenter. Au cours de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à l'étude de différents aspects des changements conformationnels pouvant avoir lieu dans les protéines. Tous ces phénomènes ont été approchés par une méthode commune : la mesure du dichroïsme circulaire résolu en temps. En effet le dichroïsme circulaire peut donner des informations quantitatives sur la position d'un chromophore ou le repliement d'une hélice alpha ce qui est un grand avantage par rapport à d'autres mesures. Ainsi nous avons étudié l'influence du solvant sur le dépliement de l'acide polyglutamique et observé des différences dynamiques et thermodynamiques entre les polypeptides dissouts dans l'eau et ceux placés dans l'eau lourde. Nous avons, par une méthode différente, élucidé une étape clef de la relaxation du chromophore dans la protéine PYP. Enfin nous avons abordé le mouvement des hélices alpha dans la bactériorhodopsine et ouvert la porte à la possibilité de changements conformationnels non prédits par d'autres mesures. Grâce à différentes méthodes de mesure du dichroïsme circulaire nous avons pu étudier des phénomènes à des échelles de temps variant de la picoseconde à la microseconde. Nous espérons que ces méthodes pourront être étendues à l'étude d'autres mécanismes de repliement.
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