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Spectrométrie de masse supramoléculaire et structurale

Dernière mise à jour : lundi 23 janvier 2012, par Kévin JEANPERT

Contact : Sarah CIANFERANI-SANGLIER

MS structurale : Spectrométrie de masse supramoléculaire

Depuis une vingtaine d’années, le LSMBO a participé au développement et à l’implémentation dans les programmes de biologie structurale d’un nouveau type de spectrométrie de masse pour la caractérisation de biomacromolécules entières et de leurs complexes non-covalents associés : la MS supramoléculaire ou MS native. Ce type de SM s’applique à différents types de complexes de biomacromolécules.

MS native comme technique de criblage pour la validation des interactions protéine/ligand.

Notre équipe a développé une méthodologie basée sur la MS supramoléculaire pour la caractérisation fine d’un complexe protéine/ligand. Cette approche permet en outre de valider/invalider l’existence d’une interaction, de déterminer les stœchiométries d’interaction, les affinités en solution (expériences de compétition sen solution) et en phase gazeuse (expériences de dissociation en phase gazeuse Vc50), les spécificités et les coopérativités de fixation. Cette approche a pu être automatisée et constitue maintenant une technique de criblage de chimiothèques de ligands pour la validation de hits/leads dans l’industrie pharmaceutique, au même titre que les techniques biophysiques classiques (RMN, cristallographie, SPR, FRET, etc.). La MS native a été appliquée à la recherche de ligands/inhibiteurs de différentes protéines telles la capside du virus VIH NCp7 (Shvadchak et al. 2009) ou encore pour valider l’interaction entre des dérivés de morphine et la PEBP (Atmanene et al. 2009).

SM native pour la détermination des stoechiométries d’interaction de tous types de complexes.

Nous avons également pu démontrer la versatilité de l’approche puisque les stoechiométries d’interaction de différents types de complexes (protéine/protéine, protéine/acides nucléique, etc.) ont pu être établi par cette technique. La SM supramoléculaire permet aujourd’hui de caractériser des complexes mixtes d’une dizaine de sous-unités (stœchiométries et dynamique d’assemblage). Ceci nous a permis de caractériser des systèmes antigène/anticorps ainsi que des complexes de très hautes masses (plusieurs millions de Da) tels que des hémocyanines (Sanglier et al. 2002) ou des ribosomes.

Le couplage mobilité ionique / spectrométrie de masse pour suivre des changements conformationnels.

Cette technique permet d’ajouter une dimension de séparation supplémentaire aux analyses de SM native en combinant la mesure de masse à la mesure de sections efficaces rotationnelles (CCS) par mobilité ionique. Cette grandeur permet ensuite de renseigner sur la conformation d’une biomolécule en phase gazeuse. Des changements conformationnels induit par la fixation d’une petite molécule ou d’une autre protéine partenaire au sein d’un complexe peuvent être suivis par IM-MS (Atmanene et al. 2010).

References :

Shvadchak, V., Sanglier, S., Rocle, S., Villa, P., Haiech, J., Hibert, M., Van Dorsselaer, A., Mely, Y., and de Rocquigny, H. (2009) Identification by high throughput screening of small compounds inhibiting the nucleic acid destabilization activity of the HIV-1 nucleocapsid protein, Biochimie 91, 916-923.

Atmanene, C., Laux, A., Glattard, E., Muller, A., Schoentgen, F., Metz-Boutigue, M. H., Aunis, D., Van Dorsselaer, A., Stefano, G. B., Sanglier-Cianferani, S., and Goumon, Y. (2009) Characterization of human and bovine phosphatidylethanolamine-binding protein (PEBP/RKIP) interactions with morphine and morphine-glucuronides determined by noncovalent mass spectrometry, Med Sci Monit 15, BR178-187.

Sanglier, S., Leize, E., Van Dorsselaer, A., and Zal, F. (2003) Comparative ESI-MS study of approximately 2.2 MDa native hemocyanins from deep-sea and shore crabs : from protein oligomeric state to biotope, J Am Soc Mass Spectrom 14, 419-429.

Atmanene, C., Chaix, D., Bessin, Y., Declerck, N., Van Dorsselaer, A., and Sanglier-Cianferani, S. (2010) Combination of noncovalent mass spectrometry and traveling wave ion mobility spectrometry reveals sugar-induced conformational changes of central glycolytic genes repressor/DNA complex, Anal Chem 82, 3597-3605.