Construire des structures de forme contrôlée à partir de molécules d’ADN s’avère plus simple qu’avec des protéines. Ces dernières ont des formes particulières leur permettant d’interagir avec d’autres protéines de façon très spécifique et menant à des architectures complexes. L’objectif des chercheurs a été d’ordonner ces architectures en s’appuyant sur des protéines très régulières, à motifs répétés, et de les rendre généralisables.
Des physiciens de l'Institut de physique de Rennes (IPR, CNRS/Université de Rennes), à savoir Franck Artzner, directeur de recherche CNRS et Cristelle Mériadec, ingénieure d'étude CNRS, ont contribué à l’élaboration d’une méthode permettant la construction d’architectures de ces protéines artificielles. Régulières et programmées, ces protéines peuvent s’assembler dans des géométries précises capables de former des superstructures stables. L’une des protéines créées, nommée « agrafe », aura notamment pour rôle d’agencer précisément les autres protéines appelées « briques ». Un premier défi a donc été de concevoir ces protéines puis de les produire. L’autre défi a consisté à réaliser une première expérimentable sur un principe généralisable à d’autres systèmes moléculaires.
Cette construction en origami de protéines promet une programmation des architectures aussi efficace que celle des origamis à base d'ADN, mais avec le bénéfice supplémentaire du potentiel de généralisation important apporté par la diversité des protéines. Faire varier l’agencement spatial des briques et des agrafes pourra permettre de créer toute une gamme de modèles pour, par exemple, organiser des nano-objets les uns par rapport aux autres (enzymes, nanoparticules, virus, …).
[Voir la présentation originale sur le site du CNRS]
Référence et collaborations
Ce travail interdisciplinaire a réuni des biochimistes et des physico-chimistes du Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES, CNRS) , de l'Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC, CNRS/CEA/Université Paris Saclay), de l'Institut de physique de Rennes (IPR, CNRS/Université de Rennes), du Centre de biologie intégrative (CNRS/Université de Toulouse - Paul Sabatier) et du laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS/COMUE Université Bourgogne Franche-Comté).
Design, synthesis, and characterization of protein origami based on self-assembly of a brick and staple artificial protein pair
Laureen Moreaud, Sébastien Viollet, Agathe Urvoas, Marie Valerio-Lepiniec, Agnès Mesneau, Inès Li de la Sierra-Gallay, Jessalyn Miller, Malika Ouldali, Cécile Marcelot, Stéphanie Balor, Vanessa Soldan, Cristelle Meriadec, Franck Artzner, Erik Dujardin and Philippe Minard
PNAS, 9 mars 2023 | DOI: 10.1073/pnas.2218428120
