Études fonctionnelles et structurales de l'hémoglobine tronquée N de Mycobacterium tuberculosis en association avec les membranes

 

Patrick Lague

Université Laval

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2010-2011

Grâce à son activité de conversion de l'oxyde nitrique en nitrate (réaction NOD), l'hémoglobine tronquée HbN (trHbN) de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) est une protéine potentiellement impliquée dans la survie à long terme de la bactérie dans les macrophages d'individus infectés par Mtb. Cette activité enzymatique, d'une efficacité remarquable (k'NOD = 745 μM-1 s-1 à 23 ºC), nécessite une molécule d'oxygène qui est stabilisée au site actif et activée par la formation d'un réseau de ponts hydrogène unique à trHbN.

Nos travaux ont montré que des cavités intraprotéiques forment des tunnels qui constituent les voies d'entrée et de sortie pour les ligands et isolent le site actif du milieux aqueux. TrHbN est une protéine amphitrope, c'est-à-dire qu'elle est soluble en milieux aqueux et membranaire.

Nos résultats expérimentaux et de modélisation montrent deux propriétés remarquables de trHbN par rapport aux autres protéines amphitropes : 1) sa structure membranaire est pratiquement identique à celle en milieux aqueux; et 2) alors que les protéines membranaires présentant une surface hydrophobe à l'eau ont généralement tendance à s'agréger en milieu aqueux, trHbN est strictement monomérique. Sa très grande rigidité structurale, qui lui permet de contenir plusieurs tunnels, serait responsable de la conservation de sa structure dans les deux milieux et lui permet de conserver son activité enzymatique. Nous proposons d'effectuer une caractérisation exhaustive de la structure, de la dynamique et du fonctionnement (catalyse) de trHbN en milieu membranaire en faisant appel à des approches expérimentales et théoriques complémentaires.