Irina Gutsche

Institution d’accueil : CNRS

Laboratoire : IBS

Appel à projet : Consolidator (LS1)

Nom du projet : Chap4Resp – Mise en action d’un nouveau chaperon bactérien pour les complexes respiratoires

Montant : 1.99M€

Description :

La respiration cellulaire fournit de l’énergie pour alimenter les processus essentiels de la vie.

Les complexes respiratoires sont des batteries macromoléculaires couplant le flux d’électrons à travers un fil d’amas métalliques et de cofacteurs avec un transfert de protons à travers la membrane interne des mitochondries et des bactéries.

Les déchets de ces usines cellulaires sont des espèces réactives de l’oxygène provoquant le vieillissement et des maladies.

Les mécanismes d’assemblage et de maturation des complexes respiratoires restent énigmatiques en raison de leur emplacement membranaire, de leur composition multisous-unité et de l’insertion de cofacteurs.

E. coli Complex I, l’une des plus grandes protéines membranaires, composée de 14 sous-unités conservées avec 9 clusters Fe/S et une flavine, est un modèle minimal pour son homologue humain de 45 sous-unités.

Lorsque le pompage de protons par les complexes respiratoires est affecté, les bactéries deviennent résistantes aux antibiotiques nécessitant un gradient de protons pour leur absorption.

Sur la base des dernières données génétiques, nous réalisons que l’énorme cage macromoléculaire d’E. coli, dont nous avons récemment résolu la structure par cryo-microscopie électronique (cryoEM), en conjonction avec un nouveau cofacteur protéique, est un chaperon spécifique pour Fe/S biogenèse des amas et assemblage de complexes respiratoires.

Ce projet multidisciplinaire intégré combine la cryoEM et d’autres techniques structurales, biophysiques et spectroscopiques, pour découvrir le mécanisme fonctionnel de ce chaperon émergent.

La plasticité structurelle du chaperon alimenté par l’hydrolyse de l’ATP, et son interaction avec les systèmes de biogenèse des clusters Fe/S et les principaux complexes respiratoires en fonction des contraintes, seront examinées pour obtenir des informations quasi atomiques sur la façon dont le chaperon agit sur ses substrats.

Une nouvelle technologie d’investigation synergique in situ des complexes protéiques dans le cytoplasme bactérien par imagerie optique, lumière corrélative cryogénique et microscopie électronique à la pointe de la technologie, et analyse de sous-tomographie, sera développée et utilisée pour obtenir des instantanés du chaperon-substrat interactions dans le contexte cellulaire.