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Accueil > Départements > Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale > Jean-Baptiste CHARBONNIER, Marie-Hélène LE DU, Sophie ZINN-JUSTIN : Enveloppe Nucléaire, Télomères et Réparation de l’ADN

Jean-Baptiste CHARBONNIER, Marie-Hélène LE DU, Sophie ZINN-JUSTIN : Présentation de l’équipe

La compréhension des processus cellulaires au niveau atomique requiert la détermination de la structure tridimensionnelle de complexes protéiques, et la caractérisation de leur mécanisme d’assemblage et de dissociation. Le laboratoire s’intéresse particulièrement aux réseaux d’interaction protéine-protéine contrôlant la stabilité du génome : signalisation et réparation des dommages de l’ADN, architecture des télomères, assemblage et structure de l’enveloppe nucléaire.

Nuclear enveloppe, Telomeres and DNA repair

L’équipe aborde la description de complexes impliqués dans le contrôle de la stabilité du génome en utilisant une approche de biologie structurale intégrative : la Diffusion des Rayons X aux petits angles (SAXS), la Résonance Magnétique Nucléaire (NMR), la Cristallographie aux rayons X et la Microscopie électronique apportent des données expérimentales, qui sont intégrées dans des calculs de modélisation moléculaire pour obtenir des modèles tridimensionnels des complexes étudiés. L’analyse de ces modèles permet d’aller vers une meilleure compréhension du fonctionnement des réseaux d’interactions régulant la stabilité du génome. Du fait de la nécessaire régulation de ces mécanismes et de leurs nombreuses interconnexions, les complexes étudiés présentent un comportement dynamique : leur composition et leur architecture moléculaire évoluent tout au long de leur action dans la cellule. De plus, la plupart des protéines impliquées dans la régulation de ces mécanismes sont constituées de plusieurs domaines structuraux présentant des fonctions biologiques distinctes et reliés entre eux par des régions peu structurées. Ceci facilite la coordination de leurs différentes fonctions biologiques. Le laboratoire vise à mettre en évidence des interactions de forte ou faible affinité entre des domaines de protéines, à caractériser leur mode d’interaction avec une résolution atomique et à élucider les modes de régulation de ces interactions, par des approches biochimiques combinées à des méthodes de fluorescence, calorimétrie et Résonance Magnétique Nucléaire. L’impact des modifications post-traductionnelles sur la structure tridimensionnelle et les propriétés de liaison de protéines en partie flexibles est étudié par Résonance Magnétique Nucléaire in vitro et en extraits cellulaires. La présence des complexes dans la cellule et leur rôle fonctionnel sont systématiquement abordés dans le cadre de collaborations avec des biologistes cellulaires et/ou des généticiens travaillant sur la signalisation et la réparation des dommages de l’ADN et l’organisation du noyau.

L’équipe inclue une activité de modélisation moléculaire pour la détermination de structure de larges complexes protéiques et la simulation de leurs propriétés dynamiques. Le volet modélisation moléculaire exploite les données expérimentales issues de différentes techniques mises en œuvre au laboratoire ou obtenues dans le cadre de collaborations (RMN, SAXS, EM, diffraction X, …). Les activités de simulation moléculaire vise à la description, à l’échelle atomique, de la dynamique d‘ensemble et de la thermodynamique d’interaction des protéines formant ces complexs. Deux types d’approches sont mises en oeuvre. Les méthodes classiques largement utilisées dans la communauté (CHARMM/NAMD/champ de force de classe I Charmm22) et des méthodes plus avancées développées au laboratoire (POLARIS(MD) / champs de force polarisable de classe III TCPEp). Les approches originales implémentées dans POLARIS(MD) (Masella et al., 2011, Masella et al., 2013) et son portage sur des architectures massivement parallèles réalisé en collaboration avec le laboratoire INTEL/CEA/UVSQ « Exascale Computing Research Laboratory », permet d’envisager l’étude théorique du comportement de complexes protéiques de taille équivalente à 105-106 résidus. Enfin nous développons des méthodes de recherche de motifs structuraux à l’échelle atomique dans la base de données de structure des protéines, la PDB (STAMPS / site web RASMOT-3D, Debret et al.,2009) permettant l’identification de fonctions au sein des protéines (Amrein et al., 2011), et leur l’ingénierie (Tlatli et al., 2013).

Notre équipe est focalisée sur les interactions régulant la réponse aux dommages de l’ADN, l’architecture des télomères et la structure de l’enveloppe nucléaire interne, ainsi que les interconnections entre ces trois aspects. Elle a récemment décrit la structure tridimensionnelle du complexe endonucléase impliqué dans la réparation des mésappariements chez la levure (Guéneau et al., NSMB 2013), ainsi que de filaments impliqués dans l’étape de ligature de la voie de réparation des cassures double-brin d’ADN (Ropars et al., PNAS 2011). Elle a abordé l’assemblage des protéines aux télomères chez la levure (Matot et al., NAR 2012 ; Le Bihan et al., Acta Cryst D 2013) et chez l’homme (Poulet et al., NAR 2012 ; Giraud-Panis et al., Front Oncol 2013). Elle a enfin obtenu un premier modèle de complexe impliquant une protéine ancrée à l’enveloppe nucléaire interne (Bourgeois et al., Science Signaling 2013). Une dérégulation des interactions impliquées dans les mécanismes étudiés est observée dans les maladies du vieillissement : cancers, syndromes progéroïdes. L’équipe collabore avec des cliniciens pour comprendre l’impact de mutations favorisant l’apparition de ces pathologies sur le contrôle de l’intégrité du génome et la structure du noyau.

Enfin l’équipe est ouverte aux collaborations lorsqu’une approche de biologie structurale intégrative peut répondre aux questions biologiques posées. Elle a ainsi développé une forte collaboration avec la communauté des virologistes travaillant sur les bactériophages, en déterminant la structure tridimensionnelle de plusieurs protéines appartenant aux particules virales de phages et en reconstituant des modèles de sous complexes à partir de données de Résonance Magnétique Nucléaire, cristallographie aux rayons X et microscopie électronique (Lhuilier et al., PNAS 2009 ; Chagot et al., Proteins 2012).

Expertises des chercheurs de l’équipe

Jean-Baptiste CHARBONNIER : interaction protéine-protéine, cristallographie, réparation des dommages de l’ADN
Philippe CUNIASSE : modélisation moléculaire, intégration de données hétérogènes, simulation
Pascal DREVET : production de protéines en cellules d’insectes, biochimie, réparation des dommages de l’ADN
Bernard GILQUIN : modélisation moléculaire, intégration de données hétérogènes
Marie-Hélène LE DU : cristallographie, SAXS, télomère
Michel MASELLA  : modélisation moléculaire, développements pour la simulation
Sophie ZINN-JUSTIN : Résonance Magnétique Nucléaire, SAXS, enveloppe nucléaire :

Contact


CHARBONNIER Jean-Baptiste [Chercheur - CEA]
Equipe Charbonnier JB./Ledu MH./Zinn-Justin S. - Enveloppe Nucléaire, Télomères et Réparation de l’ADN [Responsable]
01 69 08 76 77 Saclay - Bât 144


LE DU Marie-Hélène [Chercheur - CEA]
Equipe Charbonnier JB./Ledu MH./Zinn-Justin S. - Enveloppe Nucléaire, Télomères et Réparation de l’ADN [Responsable]
01 69 08 71 35 Saclay - Bât 144


ZINN JUSTIN Sophie [Chercheur - CEA]
Equipe Charbonnier JB./Ledu MH./Zinn-Justin S. - Enveloppe Nucléaire, Télomères et Réparation de l’ADN [Responsable]
RMN [Responsable Scientifique]
01 69 08 30 26 Saclay - Bât 144

publié le , mis à jour le