SAINBIOSIS project

Le projet SAINBIOSIS (Sulfur-Aromatic INteraction in BIOmolecules: Structural Investigations and Spectroscopy) est un projet en collaboration avec DESY à Hambourg en Allemagne (Lucas Schwob et Sadia Bari), financé par l’ANR (mai 2024-mai 2027).
Dans le cadre de l’ANR internationale SAINBIOSIS on s’intéresse à l’étude de l’interaction S-pi dans les peptides.

Contexte. Des études de bio-informatique récentes sur les bases de données des structures des protéines ont révélé qu’un tier de toutes les protéines connues ont leur structure stabilisée par des interactions non covalentes aromatiques : l’interaction S-pi. Ces groupes S-pi servent aussi comme station relais dans le processus de transport d’électrons au sein des protéines. La pertinence biologique de cette interaction est aussi due à son implication dans des pathologies associées à sa perte suite à l'oxydation des soufres, telles que la maladie d’Alzheimer et de Creutzfeldt-Jacob.
L’étude des interactions S-pi gagnent actuellement en intérêt dans de nombreux secteurs de recherche, tel que les médicaments pour les thérapies ciblées, les catalyseurs organiques, ou encore la compréhension de la structure et de la fonction de biomolécules.
Aujourd’hui, cependant, il n’existe pas de données spectroscopiques permettant d’identifier l’interaction S-pi.

Models d’interaction S∴π ⍺-helix (gauche) and β-hairpin (droite) entre le trypthoophane et la methionine.

Objectif du projet. Ce projet vise à étudier la signature spectrale de l’interaction S-pi qui apportera des informations sur la structure électronique, les transferts de charges et autres propriétés dans les protéines, et constituera aussi un marqueur biologique de la dénaturation d’une protéine pour la détection précoce de certaines pathologies. Avec ce projet, nos équipes emploieront des méthodes spectroscopiques de pointe (spectroscopie IR, UV, VUV, rayons-X), en combinaison avec des techniques de spectrométrie de masse, pour identifier et caractériser l’interaction S-pi dans des peptides et des protéines ainsi que pour évaluer les effets de l’oxydation des soufres sur la dénaturation des protéines et la signature spectroscopique.
Des calculs théoriques, traitant de façon ab initio l’interaction S-pi et par mécanique moléculaire le reste de la molécule, serviront de support aux expériences.
Moyennes. Un nouvel instrument a été installé au sein de la plateforme de spectroscopie IR (SMAS/CLIO) grâce au financement ANR, le Photosynapt. Le PhotoSynapt est basé sur un instrument commercial de la société Waters (le Synapt G2) modifié et installé au sein de la plateforme de spectroscopie IR d l’ICP. La modification comprend des modifications du système de vide par l'ajout d'une chambre à vide supplémentaire avec transfert hexapolaire et pièges à aiguilles, ainsi qu'un accès optique pour les lasers. Le système est également capable d'effectuer un découpage basé sur le temps de dérive pour sélectionner des conformères spécifiques.
Dans le cadre de ce contrat ANR un post-doctorat de deux ans et une thèse de 3 ans accompagnera le projet (2025-2028). Lucas Schwob a également obtenu un poste de professeur invité à l’Université Paris Saclay dans le cadre de ce projet ANR PRCI (Novembre 2024).
Le Photosynapt est ouvert aux utilisateurs de la plateforme SMAS/CLIO et grâce au financement obtenu en vague 2 par le PEPR-LUMA il sera implémenté avec un piège refroidi à basse température ce qui permettra d’ouvrir des nouvelles applications à CLIO.