I.1 - Expression, purification et analyse structurale

Expression, purification, et analyse structurale
des protéines membranaires
Cours L3 Mars 2009
Isabelle Mus-Veteau, Chargée de Recherches CNRS
Laboratoire de Biologie et Physiopathologies des Systèmes Intégrés
Bat de recherches Sciences Naturelles, 4eme niveau
Faculté des Sciences de Nice

Expression, purification et analyse structurale des protéines membranaires
Plan des 4 heures de cours:
1. Qu’est ce qu ’une protéines membranaire?
•Localisation
•Fonctions
•Propriétés intrinsèques
• Conséquences sur l’étude structurale de ces protéines
2. Expression hétérologue des protéines membranaires
3. Purification des protéines membranaires
1. Préparation des extraits membranaires
2. Solubilisation des protéines membranaires
3. Chromatographies
4. Stabilité des protéines membranaires en solution et cristallisation
5. Quelques exemples de structures de protéines membranaires mammifères
recombinantes exprimées en système hétérologue

1. Qu’est ce qu’une protéine membranaire ?
•Situées à la membrane des cellules
•20 - 30 % des génomes séquencés codent
pour des protéines membranaires
•Impliquées dans:
•Le transport des ions (canaux ioniques)
•Le transport des solutés (nutriments,
sucres, métaux, lipides, …)
• Le transport de l’eau (aquaporines)
• Pores (porines, …)
•La transmission des signaux entre le
milieu extérieur et la cellules (récepteurs
hormonaux, récepteurs couplés aux
protéines G et autres): prolifération,
réparation cellulaire, ...
•Reconnaissance intercellulaire
•Cibles de 50% des médicaments actuellement
sur le marché
1. 1. Localisation et fonctions

1. Qu’est ce qu’une protéine membranaire ?
1. 2. Propriétés intrinsèques des Protéines membranaires
•Entourées de lipides : environnement
hydrophobe
•les parties intégrées dans la membrane sont
majoritairement constituées d’acides aminés
hydrophobes (n'absorbent pas l'eau) : Alanine,
isoleucine, leucine, méthionine, phénylalanine,
tryptophane, tyrosine, valine organisés soit en
hélice a, soit en feuillet b.

•Enroulement régulier d'une chaîne polypeptidique sur
elle-même.
•Les atomes d'azote et d'oxygène du squelette protéique
sont reliés entre eux par des liaisons hydrogènes
parallèles à l'axe de l'hélice: l'acide aminé n est relié à
l'acide aminé n + 4.
•Un tour d'hélice correspond à 3,6 acides aminés ou
résidus. Les hélices comprennent au minimum 5 résidus et
au maximum 40 résidus.
•Certains acides aminés exercent une influence sur la
stabilité de la structure hélicoïdale. La leucine, le
tryptophane et la phénylalanine stabilisent l'hélice. En
revanche, la valine, l'isoleucine, la tyrosine et des résidus
diacides et dibasiques voisins la déstabilisent.
•La présence de proline dans une chaîne polypeptidique
entraîne souvent l'interruption de la structure en hélice
alpha.
L’hélice a