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L effet des modifications mineures de la structure primaire sur les propriétés physico-chimiques et l activité de type chaperon de la bêta-caséine
Un des problèmes fondamentaux de la bioingénierie et la biologie moléculaire est la détermination de la corrélation de l'organisation spatiale du biomacromolécule avec des propriétés fonctionnelles, ainsi qu avec la structure et les propriétés physico-chimiques des solvants individuels pour l&#...
| Auteurs principaux : | , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | russe |
| Titre complet : | L effet des modifications mineures de la structure primaire sur les propriétés physico-chimiques et l activité de type chaperon de la bêta-caséine / Tatiana Konnova; sous la direction de Thomas Haertlé et de Yuriy Zuev |
| Publié : |
2012 |
| Description matérielle : | 1 vol. (191 p.) |
| Condition d'utilisation et de reproduction : | Publication autorisée par le jury |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Biochimie : Nantes : 2012 |
| Sujets : | |
| Documents associés : | Reproduit comme:
L effet des modifications mineures de la structure primaire sur les propriétés physico-chimiques et l activité de type chaperon de la bêta-caséine |
| Particularités de l'exemplaire : | BU Sciences, Ex. 1 : Titre temporairement indisponible à la communication |
| Résumé : | Un des problèmes fondamentaux de la bioingénierie et la biologie moléculaire est la détermination de la corrélation de l'organisation spatiale du biomacromolécule avec des propriétés fonctionnelles, ainsi qu avec la structure et les propriétés physico-chimiques des solvants individuels pour l'obtention dirigée de protéines avec les caractéristiques souhaitées. Dans le travail présent, nous avons étudié les propriétés de la structure et de l'agrégation des caséine-bêta recombinantes et native dans des solutions d'eau et d'eau-éthanol appliquant le complexe des méthodes physiques et chimiques (diffusion dynamique de la lumière, spectroscopies de fluorescence et infrarouge, spectroscopie de dichroïsme circulaire). L activité du type chaperon de caséinebêta par rapport à la thermo-agrégation d'un certain nombre de protéines cibles a également été étudiée. Il a été trouvé que la formation de ponts disulfure intra- et intermoléculaires, en plus de l'influence sur la structure secondaire, a un impact sur les propriétés associatives de la caséine-bêta, ainsi que sur la capacité d'interagir avec une variété de substrats protéiques. L introduction point de la cystéine dans chaîne polypeptidique de la caséine-bêta favorise la croissance de l ordre de sa structure secondaire. Les changements touchant le domaine hydrophobe ont la plus grande influence. Des liaisons disulfures, en particulier entre les parties hydrophobes de la chaîne polypeptidique, et en conséquence, la dimérisation et l'oligomérisation favorisent l'auto-association des protéines recombinantes. L'influence de la structure microhétérogène du solvant sur l'organisation secondaire des protéines et son état colloïdal a été montrée. Dans la gamme des concentrations d'alcool étudiée (0 50% v/v) la caséine-béta subit une transition entre différents états structuraux. Les transitions observées sont en corrélation avec les changements dans la nature des interactions intermoléculaires dans le solvant binaire. À de faibles concentrations d'alcool, le facteur principal qui détermine la structure et la formation de micelles de bêta-caséine est la dégradation de la qualité 130 de l'eau comme solvant, en raison de la formation de la structure clathrate de molécules d'eau à travers des molécules d'alcool. La structure clathrate de la solution empêche l'interaction directe des molécules de protéines et de l'alcool. Le chauffage perturbe les clathrates et favorise la monomérisation des protéines. A des concentrations élevées d éthanol, la structure clathrate de l'eau est détruite et à basses températures l interaction directe de la protéine avec les molécules d'alcool est prédominée, ce qui déstabilise les micelles et provoque une forte augmentation du contenu des structures secondaires de la protéine. Les résultats obtenus favorisent la compréhension des facteurs qui régulent les processus de micellization des caséines. L'étude de l influence des caséines-bêta recombinants sur la structure et la modulation de stabilisation de l'activité des protéines substrats démontre la résistance élevée de ces protéines à la température de dénaturation. En outre, la stabilité thermique élevée d'enzymes est accompagnée par un changement d'activité catalytique pour l'inhibition ou l'activation, qui dépend de la structure et de la concentration de caséine-bêta. Les résultats obtenus par l'analyse de réactivité immunitaire des anticorps en utilisant un test ELISA indirect, démontrent la capacité de la caséine-bêta à maintenir la conformation et préserver la capacité de liaison à l'antigène par l'anticorps monoclonal IgG. L'effet observé est cohérent avec les rapports précédents de l'effet protecteur des composants du lait qui retardassent la dénaturation thermique et l'agrégation des IgG [Chen, Chang, 1998; Chen et al, 2000; Ando et al, 2005; Trujillo et al, 2007]. Les mécanismes identifiés de l influence de la caséine-bêta sur l'activité fonctionnelle et la stabilité des protéines substrats nous permet de modifier intentionnellement la structure des protéines dans les préparations industrielles afin d'améliorer leur stabilité et l'activité catalytique initiale dans une large gamme de températures et de pH. One of the fundamental problems in bioengineering and molecular biology is determination the correlation of the biomacromolecule s spatial organization with functional properties, as well as with the structure and physico-chemical properties of individual solvents for the directed obtainment of proteins with desired characteristics. In current work we studied the structure and aggregation properties of recombinant and native beta-caseins in water and water-ethanol solutions applying the complex of physical and chemical methods (dynamic light scattering, fluorescence and infrared spectroscopies, circular dichroism spectroscopy). Chaperone-like activity of beta-caseins in relation to thermo-induced aggregation of a number of target proteins was also investigated. It was found that the formation of intra- and intermolecular disulfide bonds, besides the influence on the secondary structure has an impact on beta-casein associative properties, as well as on the ability to interact with a variety of substrate proteins. Point introduction of cysteine in beta-casein polypeptide chain promotes ordering of its secondary structure. Changes affecting the hydrophobic domain have a biggest influence. Disulfide bonds, especially between the hydrophobic parts of the polypeptide chain, and as a consequence, the dimerization and oligomerization promote the self-association of recombinant proteins. The influence of solvent s microheterogeneity structure on protein s secondary organization and its colloidal state was shown. In the studied concentrations range of alcohol (0 50% v/v) beta-casein undergoes a transition between different structural states. Observed transitions correlate with changes in the nature of intermolecular interactions in binary solvent. At low concentrations of alcohol the main factor determining the structure and micelle formation of betacasein is a descent in the water quality as solvent due to the formation of the clathrate structure of water molecules around the molecules of alcohol. Clathrate structure of the solution prevents the direct interaction of the protein molecules and 132 alcohol. Heating disrupts the clathrates and promotes protein s monomerization. At high ethanol concentrations the clathrate water structure is destroyed and at low temperatures direct interaction of the protein with the alcohol molecules predominates, which destabilizes micelles and causes a sharp increase in the protein secondary structures content. The obtained results favor the understanding of factors that control the processes of caseins micellization. The study of recombinant beta-caseins influence on the structure stabilization and activity modulation of the substrate proteins demonstrates the increased resistance of these proteins to the temperature denaturation. In addition, increased temperature stability of enzymes is accompanied by a change of catalytic activity toward the inhibition or activation, which depends on the structure and concentration of beta-casein. The results obtained by antibodies immune reactivity analysis using indirect ELISA, demonstrate the ability of beta-casein to maintain conformation and preserve the antigen-binding capacity of monoclonal IgG. The observed effect is consistent with the previous reports of a protective effect of milk components that slow down thermal denaturation and aggregation of IgG [Chen, Chang, 1998; Chen et al., 2000; Ando et al., 2005; Trujillo et al., 2007]. Identified mechanisms of beta-casein influence on functional activity and stability of substrate proteins allow us purposefully modify the proteins structure in industrial preparations in order to improve their stability and the initial catalytic activity in a wide range of temperatures and pH. |
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| Notes : | Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (VENAM) (Nantes) Autre(s) contribution(s) : Dmitri Levitsky (Président du jury) ; Yuri Gogolev (Membre du jury) ; Vladimir Muronets, Valery Gorbatchuk (Rapporteurs) |
| Bibliographie : | Bibliogr. p.137-166 |