RMN biologique intégrative
Responsable d'équipe
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Notre recherche porte sur le développement de méthodes RMN et leurs applications, avec d’autres techniques biophysiques, en biologie structurale et en biophysique des membranes, pour caractériser les facteurs de virulence ou les cibles thérapeutiques associés aux cancers ou aux relations hôte-pathogène, avec un accent particulier sur l’infection mycobactérienne.
Un groupe de recherche interdisciplinaire élucidant la structure moléculaire, la dynamique et les interactions des processus biologiques à l'aide de la RMN, de méthodes biophysiques et de simulations MD.
Le groupe de RMN biologique intégrative met à profit son expertise et son équipement de pointe pour poursuivre des projets ambitieux en biologie structurale ayant des implications importantes en pharmacologie. L’étude de la structure, de la dynamique et des interactions des biomolécules est essentielle pour élucider les processus biochimiques à une résolution atomique. Nous explorons continuellement de nouvelles voies, telles que la structure et la fonction d’assemblages membranaires complexes et l’influence de la dynamique macromoléculaire sur les interactions, dans le contexte des infections bactériennes et du cancer.
La relation entre l’hôte et le pathogène est médiée par de nombreux processus biologiques. Les mécanismes moléculaires par lesquels l’hôte détecte et répond à l’infection par des pathogènes et par lesquels les pathogènes contournent les défenses de l’hôte sont d’une importance primordiale pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques.
– Nous cherchons à comprendre le mécanisme de défense de Mycobacterium tuberculosis contre l’intoxication métallique dans les phagocytes humains et à déchiffrer la réponse de l’hôte aux pathogènes, médiée au niveau moléculaire par une famille de récepteurs de surface cellulaire. Lors d’une infection par M. tuberculosis, les macrophages tentent d’intoxiquer la bactérie en augmentant la concentration de métaux tels que le cuivre et le zinc. Dans ce contexte, le groupe du Dr Olivier Neyrolles (IPBS) a identifié trois ATPases de type P1 de M. tuberculosis (CtpC, CtpG et CtpV), chacune co-exprimée avec une petite protéine associée à la membrane, PacL1, PacL2 et PacL3, respectivement. Alors que CtpC est nécessaire à la survie intracellulaire optimale de M. tuberculosis à des concentrations élevées de zinc, PacL1 est nécessaire à la résistance au zinc de M. tuberculosis, elle se colocalise en foyers avec CtpC et stabilise les plates-formes d’efflux à la membrane plasmique. PacL1 représente donc un nouveau type de métallochaperone dans la mesure où elle lie le zinc et stabilise CtpC. Nous étudions la sélectivité de ces métallochaperones vis-à-vis des métaux et le mécanisme de transfert des métaux vers le transporteur associé.
– Les lectines de type C (CLR) sont des protéines hôtes qui jouent un rôle clé dans le système immunitaire inné. Les CLR permettent aux cellules de reconnaître les molécules caractéristiques des agents pathogènes ou des cellules endommagées et de déclencher des voies de signalisation qui aboutissent à des effets protecteurs. Une meilleure compréhension de la signalisation des CLR au niveau moléculaire pourrait faciliter le développement d’agents thérapeutiques ciblant ces récepteurs. Les données structurales disponibles sont toutefois limitées et n’éclairent que partiellement la reconnaissance des ligands. Nous nous concentrons spécifiquement sur un ensemble de CLR transmembranaires (Mincle, Dectin-1, Dectin-2 et DCIR) qui jouent un rôle clé dans des pathologies telles que l’infection par M. tuberculosis et d’autres bactéries, les cancers et les maladies auto-immunes. Ces CLRs sont des représentants de divers mécanismes de signalisation. Notre objectif est de fournir une explication détaillée du couplage allostérique entre la liaison du ligand extracellulaire et le recrutement de la protéine partenaire intracellulaire qui aboutit à la réponse des cellules immunitaires.
Équipe
Chercheurs-Enseignants chercheurs
Andrew Atkinson (CR HC, CNRS)
Georges Czaplicki (PR1, UPS)
Pascal Demange (DR2, CNRS)
Guillaume Ferré (MCU, UPS)
Evert Haanappel (CR HC, CNRS)
Alain Milon (PR émérite, UPS)
Isabelle Muller (MCU HC, UPS)
Valérie Réat (CR, CNRS)
Olivier Saurel (IR HC, CNRS)
Ingénieurs
Dunkan Bégué
Nathalie Doncescu (IE HC, CNRS)
Yasmina Grimoire
Pascal Ramos (IE HC, UPS)
Doctorants
Floriane Audebert
Louis Benastre
Maxime Noriega
Nos projets de recherche (en anglais)
Architecture et fonction des plates-formes d'efflux membranaires bactériennes
Signalisation des cellules immunitaires par les lectines de type C
Autres collaborations
Ferré et al. (2023) Sodium is a negative allosteric regulator of the ghrelin receptor. Cell Rep
Schahl et al. (2022) Evidence for amylose inclusion complexes with multiple acyl chain lipids using solid-state NMR and theoretical approaches. Carbohydr Polym
Ferré et al. (2019) Structure and dynamics of G protein-coupled receptor-bound ghrelin reveal the critical role of the octanoyl chain. Proc Natl Acad Sci USA
Augenstreich et al. (2019) The conical shape of DIM lipids promotes Mycobacterium tuberculosis infection of macrophages. Proc Natl Acad Sci USA
Saurel et al. (2017) Local and global dynamics in Klebsiella pneumoniae outer membrane protein a in lipid bilayers probed at atomic resolution. J Am Chem Soc
Carel et al. (2017) Identification of specific posttranslational O-mycoloylations mediating protein targeting to the mycomembrane. Proc Natl Acad Sci USA
Macromolecular interactions by NMR: Solution structure of the THAP zinc finger of THAP1 in complex with its DNA target (PDB entry 2KO0). © Olivier Saurel
Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), Toulouse
Dr. Matthieu Chavent Multiscale Computational Immunology
Dr. Ahmed Amine Khamlichi Genetic Instability and Transcriptional Regulation
Dr. Lionel Mourey Structural Biophysics
Dr. Olivier Neyrolles Mycobacterial Interactions with Host Cells
Dr. Jérôme Nigou Immunomodulation by Mycobacterial Lipids and Glycoconjugates
G.CLIPS biotech
Dr. Rosie Dawaliby
Institut de Recherche en Santé Digestive (IRSD), Toulouse
Prof. Eric Oswald Pathogenesis and Commensalism of Enterobacteria
Laboratoire de Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d’Intérêt Biologique (SPCMIB), Toulouse
Dr. Yves Génisson MoNALISA
Dr. Christian Lherbet SySMiC
Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Toulouse
Dr. Didier Zerbib PHYGE – Integrated Physiology and Functional Genomics of
Microbial Systems
University of the Western Cape, South Africa
Prof. David J.R. Pugh Department of Biotechnology
Our laboratory is supported by grants from:
- Agence Nationale de la Recherche (ANR)
- Université de Toulouse III – Paul Sabatier
- Infrastructures en Biologie Santé et Agronomie (IBiSA)
- ERDF – REACT-EU
The complete list of our publications is available through Pubmed.
2023
Ferré, G., Gomes, A.A.S., Louet, M., Damian, M., Bisch, P., Saurel, O., Floquet, N., Milon, A., Banères, J.-L. (2023) Sodium is a negative allosteric regulator of the ghrelin receptor. Cell Rep in press
2022
Schahl, A., Lemassu, A., Jolibois, F., Réat, V. (2022) Evidence for amylose inclusion complexes with multiple acyl chain lipids using solid-state NMR and theoretical approaches. Carbohydr Polym 276, 118749
Pritzlaff, A., Ferré, G., Mulry, E., Lin, L., Gopal Pour, N., Savin, D.A., Harris, M.E., Eddy, M.T. (2022) Atomic-scale view of protein-PEG Interactions that redirect the thermal unfolding pathway of PEGylated human galectin-3. Angew Chem Int Ed Engl 61, e202203784
Lauressergues, D., Ormancey, M., Guillotin, B., San Clemente, H., Camborde, L., Duboé, C., Tourneur, S., Charpentier, P., Barozet, A., Jauneau, A., Le Ru, A., Thuleau, P., Gervais, V., Plaza, S., Combier, J.-P. (2022) Characterization of plant microRNA-encoded peptides (miPEPs) reveals molecular mechanisms from the translation to activity and specificity. Cell Rep 38, 110339
Ferré, G., Anazia, K., Silva, L.O., Thakur, N., Ray, A.P., Eddy, M.T. (2022) Global insights into the fine tuning of human A2AAR conformational dynamics in a ternary complex with an engineered G protein viewed by NMR. Cell Rep 41, 111844
Demange, P., Joly, E., Marcoux, J., Zanon, P.R.A., Listunov, D., Rullière, P., Barthes, C., Noirot, C., Izquierdo, J.-B., Rozié, A., Pradines, K., Hee, R., de Brito, M.V., Marcellin, M., Serre, R.-F., Bouchez, O., Burlet-Schiltz, O., Oliveira, M.C.F., Ballereau, S., Bernardes-Génisson, V., Maraval, V., Calsou, P., Hacker, S.M., Génisson, Y., Chauvin, R., Britton, S. (2022) SDR enzymes oxidize specific lipidic alkynylcarbinols into cytotoxic protein-reactive species. Elife11, e73913
Chadelle, L., Liu, J., Choesmel-Cadamuro, V., Karginov, A.V., Froment, C., Burlet-Schiltz, O., Gandarillas, S., Barreira, Y., Segura, C., Van Den Berghe, L., Czaplicki, G., Van Acker, N., Dalenc, F., Franchet, C., Hahn, K.M., Wang, X., Belguise, K. (2022) PKCθ-mediated serine/threonine phosphorylations of FAK govern adhesion and protrusion dynamics within the lamellipodia of migrating breast cancer cells. Cancer Lett 526, 112–130
Boudehen, Y.-M., Faucher, M., Maréchal, X., Miras, R., Rech, J., Rombouts, Y., Sénèque, O., Wallat, M., Demange, P., Bouet, J.-Y., Saurel, O., Catty, P., Gutierrez, C., Neyrolles, O. (2022) Mycobacterial resistance to zinc poisoning requires assembly of P-ATPase-containing membrane metal efflux platforms. Nat Commun 13, 4731
Atkinson, R.A. (2022) NMR of proteins and nucleic acids. Nucl Magn Reson 48, 249-270
2021
Young, J.D., Ma, M.T., Eykyn, T.R., Atkinson, R.A., Abbate, V., Cilibrizzi, A., Hider, R.C., Blower, P.J. (2021) Dipeptide inhibitors of the prostate specific membrane antigen (PSMA): a comparison of urea and thiourea derivatives. Bioorganic Med Chem Lett 128044
Schahl, A., Gerber, I.C., Réat, V., Jolibois, F. (2021) Diversity of the hydrogen bond network and its impact on NMR parameters of pmylose B polymorph: a study using molecular dynamics and DFT calculations within periodic boundary conditions. J Phys Chem B 125, 158–168
Javaid, S., Zafar, H., Atia-Tul-Wahab, Gervais, V., Ramos, P., Muller, I., Milon, A., Atta-Ur-Rahman, Choudhary, M.I. (2021) Identification of new lead molecules against anticancer drug target TFIIH subunit P8 using biophysical and molecular docking studies. Bioorg Chem 114, 105021
Hungnes, I.N., Al-Salemee, F., Gawne, P.J., Eykyn, T., Atkinson, R.A., Terry, S.Y.A., Clarke, F., Blower, P.J., Pringle, P.G., Ma, M.T. (2021) One-step, kit-based radiopharmaceuticals for molecular SPECT imaging: a versatile diphosphine chelator for 99mTc radiolabelling of peptides. Dalton Trans 50, 16156–16165
Baybekov, S., Marcou, G., Ramos, P., Saurel, O., Galzi, J.-L., Varnek, A. (2021) DMSO solubility assessment for fragment-based screening. Molecules 26, 3950
Atkinson, R.A. (2021) NMR of proteins and nucleic acids. Nucl Magn Reson 47, 204-239
2020
Schahl, A., Réat, V., Jolibois, F. (2020) Structures and NMR spectra of short amylose-lipid complexes. Insight using molecular dynamics and DFT quantum chemical calculations. Carbohydr Polym 235, 115846
Paganin-Gioanni, A., Rols, M.-P., Teissié, J., Golzio, M. (2020) Cyclin B1 knockdown mediated by clinically approved pulsed electric fields siRNA delivery induces tumor regression in murine melanoma. Int J Pharm 573, 118732
Nguyen, M.C., Saurel, O., Carivenc, C., Gavalda, S., Saitta, S., Tran, M.P., Milon, A., Chalut, C., Guilhot, C., Mourey, L., Pedelacq, J.-D. (2020) Conformational flexibility of coenzyme A and its impact on the post-translational modification of acyl carrier proteins by 4’-phosphopantetheinyl transferases. FEBS J 287, 4729–4746
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Martinez, X., Chavent, M., Baaden, M. (2020) Visualizing protein structures – tools and trends. Biochem Soc Trans48, 499–506
Fontaine, C., Buscato, M., Vinel, A., Giton, F., Raymond-Letron, I., Kim, S.H., Katzenellenbogen, B.S., Katzenellenbogen, J.A., Gourdy, P., Milon, A., Flouriot, G., Ohlsson, C., Lenfant, F., Arnal, J.-F. (2020) The tissue-specific effects of different 17β-estradiol doses reveal the key sensitizing role of AF1 domain in ERα activity. Mol Cell Endocrinol 505, 110741
Del Toro, D., Carrasquero-Ordaz, M.A., Chu, A., Ruff, T., Shahin, M., Jackson, V.A., Chavent, M., Berbeira-Santana, M., Seyit-Bremer, G., Brignani, S., Kaufmann, R., Lowe, E., Klein, R., Seiradake, E. (2020) Structural basis of teneurin-latrophilin interaction in repulsive guidance of migrating neurons. Cell 180, 323-339.e19
Dekoninck, K., Létoquart, J., Laguri, C., Demange, P., Bevernaegie, R., Simorre, J.-P., Dehu, O., Iorga, B.I., Elias, B., Cho, S.-H., Collet, J.-F. (2020) Defining the function of OmpA in the Rcs stress response. Elife 9
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Atkinson, R.A. (2020) NMR of proteins and nucleic acids. Nucl Magn Reson 46, 250-271
2019
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Guillet, V., Bordes, P., Bon, C., Marcoux, J., Gervais, V., Sala, A.J., Dos Reis, S., Slama, N., Mares-Mejía, I., Cirinesi, A.-M., Maveyraud, L., Genevaux, P., Mourey, L. (2019) Structural insights into chaperone addiction of toxin-antitoxin systems. Nat Commun 10, 782
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Ferré, G., Louet, M., Saurel, O., Delort, B., Czaplicki, G., M’Kadmi, C., Damian, M., Renault, P., Cantel, S., Gavara, L., Demange, P., Marie, J., Fehrentz, J.-A., Floquet, N., Milon, A., Banères, J.-L. (2019) Structure and dynamics of G protein-coupled receptor-bound ghrelin reveal the critical role of the octanoyl chain. Proc Natl Acad Sci USA 116, 17525–17530
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Chabot, S., Bellard, E., Reynes, J.P., Tiraby, G., Teissie, J., Golzio, M. (2019) Electrotransfer of CpG free plasmids enhances gene expression in skin. Bioelectrochemistry 130, 107343
Augenstreich, J., Haanappel, E., Ferré, G., Czaplicki, G., Jolibois, F., Destainville, N., Guilhot, C., Milon, A., Astarie-Dequeker, C., Chavent, M. (2019) The conical shape of DIM lipids promotes Mycobacterium tuberculosis infection of macrophages. Proc Natl Acad Sci USA 116, 25649–25658
Abraham, M., Apostolov, R., Barnoud, J., Bauer, P., Blau, C., Bonvin, A.M.J.J., Chavent, M., Chodera, J., Čondić-Jurkić, K., Delemotte, L., Grubmüller, H., Howard, R.J., Jordan, E.J., Lindahl, E., Ollila, O.H.S., Selent, J., Smith, D.G.A., Stansfeld, P.J., Tiemann, J.K.S., Trellet, M., Woods, C., Zhmurov, A. (2019) Sharing data from molecular simulations. J Chem Inf Model 59, 4093–4099
2018
Menchon, G., Maveyraud, L., Czaplicki, G. (2018) Molecular dynamics as a tool for virtual ligand screening. Methods Mol Biol 1762, 145–178
Gervais, V., Muller, I., Mari, P.-O., Mourcet, A., Movellan, K.T., Ramos, P., Marcoux, J., Guillet, V., Javaid, S., Burlet-Schiltz, O., Czaplicki, G., Milon, A., Giglia-Mari, G. (2018) Small molecule-based targeting of TTD-A dimerization to control TFIIH transcriptional activity represents a potential strategy for anticancer therapy. J Biol Chem 293, 14974–14988
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Drożdż, W., Bessin, Y., Gervais, V., Cao, X.-Y., Lehn, J.-M., Stefankiewicz, A.R., Ulrich, S. (2018) Switching multivalent DNA complexation using metal-controlled cationic supramolecular self-assemblies. Chemistry 24, 1518–1521
Chavent, M., Karia, D., Kalli, A.C., Domański, J., Duncan, A.L., Hedger, G., Stansfeld, P.J., Seiradake, E., Jones, E.Y., Sansom, M.S.P. (2018) Interactions of the EphA2 kinase domain with PIPs in membranes: implications for receptor function. Structure 26, 1025-1034.e2
Chavent, M., Duncan, A.L., Rassam, P., Birkholz, O., Hélie, J., Reddy, T., Beliaev, D., Hambly, B., Piehler, J., Kleanthous, C., Sansom, M.S.P. (2018) How nanoscale protein interactions determine the mesoscale dynamic organisation of bacterial outer membrane proteins. Nat Commun 9, 2846
2017
Saurel, O., Iordanov, I., Nars, G., Demange, P., Le Marchand, T., Andreas, L.B., Pintacuda, G., Milon, A. (2017) Local and global dynamics in Klebsiella pneumoniae outer membrane protein a in lipid bilayers probed at atomic resolution. J Am Chem Soc 139, 1590–1597
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Cukier, C.D., Tourdes, A., El-Mazouni, D., Guillet, V., Nomme, J., Mourey, L., Milon, A., Merdes, A., Gervais, V. (2017) NMR secondary structure and interactions of recombinant human MOZART1 protein, a component of the gamma-tubulin complex. Protein Sci 26, 2240–2248
Carel, C., Marcoux, J., Réat, V., Parra, J., Latgé, G., Laval, F., Demange, P., Burlet-Schiltz, O., Milon, A., Daffé, M., Tropis, M.G., Renault, M.A.M. (2017) Identification of specific posttranslational O-mycoloylations mediating protein targeting to the mycomembrane. Proc Natl Acad Sci USA 114, 4231–4236
2016
Menchon, G., Bombarde, O., Trivedi, M., Négrel, A., Inard, C., Giudetti, B., Baltas, M., Milon, A., Modesti, M., Czaplicki, G., Calsou, P. (2016) Structure-based virtual ligand screening on the XRCC4/DNA ligase IV interface. Sci Rep 6, 22878
Hemmann, J.L., Saurel, O., Ochsner, A.M., Stodden, B.K., Kiefer, P., Milon, A., Vorholt, J.A. (2016) The one-carbon carrier methylofuran from Methylobacterium extorquens AM1 contains a large number of α- and γ-linked glutamic acid residues. J Biol Chem 291, 9042–9051
Cukier, C.D., Maveyraud, L., Saurel, O., Guillet, V., Milon, A., Gervais, V. (2016) The C-terminal region of the transcriptional regulator THAP11 forms a parallel coiled-coil domain involved in protein dimerization. J Struct Biol194, 337–346
Brison, Y., Malbert, Y., Czaplicki, G., Mourey, L., Remaud-Simeon, M., Tranier, S. (2016) Structural insights into the carbohydrate binding ability of an α-(1→2) branching sucrase from glycoside hydrolase family 70. J Biol Chem 291, 7527–7540
Former lab members have moved to fresh woods, and pastures new
- Matthieu Chavent | CNRS Researcher, IPBS, Toulouse
- Adrien Schahl | Postdoctoral fellow, IPBS, Toulouse
- Virginie Gervais | CNRS Researcher I2BC, Saclay
- Guillaume Ferré | Lecturer, Université de Toulouse III – Paul Sabatier
- Nicolas Richet
- Marie Renault | Lecturer, Université de Toulouse III – Paul Sabatier
- Clément Carel | Masseur physiotherapist, Saint Orens de Gameville
- Guillaume Nars Doctor (endocrinology), CHU Strasbourg
- Parthasarathi Rath | Postdoctoral fellow, Biozentrum Basel, Switzerland
- Iordan Iordanov | Research associate, Semmelweis University, Budapest, Hungary
- Deborah Gater | Lecturer University, College London, United Kingdom
- Hélène Eury | Academic coordinator, Supexam, Rennes
- Olivier Cala | CNRS Research engineer, CRMN, Université de Lyon
- Léa Rougier | Teacher, College Elie Faure, Ste Foy La Grande
- Bruno Vincent | CNRS Engineer, Université de Strasbourg
- Corinne Hazan | General secretary, Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute
- Louic Vermeer | Data scientist, PGGM, Zeist, Netherlands
- Damien Bessiere | CNRS SAP engineer Toulouse
- Sébastien Campagne | INSERM Researcher, IECB, Bordeaux
- Masae Sugawara | Director of Paris Office Japan Science and Technology Agency, Paris
- Olivier Soubias | NIH Staff scientist, Bethesda, MD, USA