CHARACTERIZATION OF PROTEIN STRUCTURE BY MASS SPECTROMETRY IN ASSOCIATION WITH H/D EXCHANGE AND CHEMICAL CROSS LINKING.
ETUDES STRUCTURALES DES PROTEINES PAR SPECTROMETRIE DE MASSE COUPLEE AUX ECHANGES HYDROGENE/DEUTERIUM ET A LA RETICULATION CHIMIQUE
Résumé
Proteins are involved in many biological processes. They might be targets for medical treatments as well as therapeutic agents. A detailed knowledge of protein structure and a characterization of protein complexes are important to understand protein functions in a cell. In this study, we developed two new methods, which use mass spectrometry, to elucidate protein structure. These methods were then applied with success on a biological study. We improved a method that combines H/D exchange experiments with mass spectrometry on a model protein: PBP-2X. We show that the combination of three proteases increases the sequence coverage of the protein and the spatial resolution in the determination of interest areas. We developed a method, which associates intramolecular cross-linking and mass spectrometry on a model protein: the cytochrome c. Distance constraints determined by this way will be included in a bioinformatic project, that could give the folding family of a protein of which the tri-dimensional structure is unknown. We applied these two methods on proteins which are involved in type III protein secretion system from Pseudomonas aeruginosa: PcrV and PcrG. Experimental data (accessibility, secondary structures and distance constraints) are in agreement with the structural predictions on PcrV. PcrG is mainly unstructured. PcrG and PcrV are in interaction through their coiled-coil domains. Complexation between the two proteins induces conformational changes on PcrV, which could stabilize PcrG
Les protéines sont impliquées dans de nombreux processus biologiques. Il est nécessaire pour comprendre en détail leur fonction et leur mode d'action afin d'obtenir des informations sur leur structure et sur leurs interactions éventuelles avec leurs partenaires. Le travail réalisé durant cette thèse a consisté à développer deux méthodes innovantes utilisant la spectrométrie de masse pour étudier la structure des protéines et à appliquer ces méthodes à une problématique biologique. Nous avons optimisé une méthode associant les échanges H/D et la spectrométrie de masse sur une protéine modèle, la protéine PBP-2X. L'utilisation combinée de trois protéases nous a permis d'obtenir un meilleur recouvrement de séquence de la protéine étudiée et une plus grande résolution spatiale dans la localisation des zones d'intérêt. Une méthode associant la réticulation chimique et la spectrométrie de masse a été mise au point sur une protéine modèle : le cytochrome c. Les contraintes de distances ainsi obtenues vont intervenir dans une démarche bioinformatique visant à déterminer la famille de repliement d'une protéine de structure inconnue. Enfin, ces deux méthodes ont été appliquées avec succès sur des protéines du système de sécrétion de type III de Pseudomonas aeruginosa : PcrV et PcrG. Nos résultats expérimentaux sur PcrV corrèlent à la structure modélisée de PcrV et la protéine PcrG est globalement peu structurée. L'interaction PcrV-PcrG a été caractérisée, elle met en jeu les domaines « coiled-coil » de chacune des deux protéines. La formation du complexe induit un changement de la conformation de PcrV qui pourrait avoir pour conséquence la stabilisation de PcrG.