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RMN biologique intégrative

Alain Milon

Responsable d'équipe

Notre groupe se consacre au développement de la RMN et à ses applications en biologie structurale et en pharmacologie. Nous sommes particulièrement intéressés par la RMN des membranes et des protéines membranaires (protéines des membranaires externes de bactéries et récepteurs couplés aux protéines-G), les complexes protéines-acides nucléiques, et le criblage de ligands basés sur la RMN en tant que membre de la plateforme PICT (Plateforme Intégrée de Criblage de Toulouse).

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Notre groupe se consacre au développement de la RMN et à ses applications en biologie structurale et en pharmacologie. Nous sommes particulièrement intéressés par la RMN des membranes et des protéines membranaires (protéines des membranaires externes de bactéries et récepteurs couplés aux protéines-G), les complexes protéines-acides nucléiques, et le criblage de ligands basés sur la RMN en tant que membre de la plateforme PICT (Plateforme Intégrée de Criblage de Toulouse).

 

Le groupe de RMN de l’IPBS possède toute l'expertise et l'équipement pour poursuivre des projets ambitieux en biologie structurale avec de fortes implications en pharmacologie. Notre stratégie est de maintenir un haut niveau d'expertise en explorant continuellement de nouvelles avenues (comme la RMN du solide sur cellules entières ou fragments de parois, la dynamique des macromolécules et son influence sur les interactions), tout en les appliquant sur des sujets d'actualité en biologie structurale et en pharmacologie.

Nos thèmes de recherche actuels se répartissent sur trois axes qui se fertilisent mutuellement: RMN du solide des parois des mycobactéries, dynamique d'activation des récepteurs couplés aux protéines G par leurs neuropeptides, interactions protéines-ADN/ARN.

 

Cette recherche est "intégrative" en ce que nous nous intéressons à des complexes supramoléculaires et à la structure et à la dynamique des protéines dans leur environnement natif.

 

RMN du solide des protéines des parois bactériennes
L'objectif global de ce projet est la mise en place d'une stratégie efficace et généralement applicable permettant des études structurales et dynamiques au niveau atomique des protéines membranaires associées aux parois cellulaires du sous-ordre Corynebacteriales (C. Carel et al., PNAS 2017, O. Saurel et al., JACS 2017).

 

Dynamique d'activation des RCPG par leurs neuropeptides.
Depuis la découverte de la structure 3D de nombreux RCPG, le centre d'intérêt scientifique s'est déplacé vers leur dynamique et leur mécanisme d'activation. Nous avons déterminé la structure et la dynamique de la dynorphine liée au récepteur kappa des opiacés, et nous explorons actuellement d'autres RCPG et d'autres états le long de la voie d'activation. (O'Connor et al., PNAS 2015)

 

Interactions protéines-ADN/ARN/ARN
De nombreux processus biologiques fondamentaux sont régulés par des interactions protéines-ADN ou protéines-ARN qui peuvent être régulées par les médicaments, ce qui fait de ces systèmes à la fois une avenue stimulante pour la RMN biologique et une riche source de cibles pharmacologiques (V Gervais et al., J Biomol NMR 2013).
 

 

Main Publications

 

• Saurel O et al. (2017) Local and Global Dynamics in Klebsiella pneumoniae Outer Membrane Protein a in Lipid Bilayers Probed at Atomic Resolution, J Amer Chem Soc 139, 1590-1597.


• Carel C et al. (2017) Identification of specific posttranslational O-mycoloylations mediating protein targeting to the mycomembrane, Proc Natl Acad Sci USA 114, 4231-4236.


• O’Connor C et al. (2015) NMR structure and dynamics of the agonist dynorphin peptide bound to the human kappa opioid receptor, Proc Natl Acad Sci U S A 112, 11852-11857.


• Bartolami E et al. (2015) Dynamic Expression of DNA Complexation with Self-assembled Biomolecular Clusters, Angew Chem Int Ed Engl 54, 10183-10187.


• Campagne S et al. (2012) Towards the classification of DYT6 dystonia mutants in the DNA-binding domain of THAP1, Nucleic Acids Research 40, 9927-9940.

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Protéine A de la membrane externe de K. pneumoniae.
Nous avons déterminé sa structure et sa dynamique 3D par RMN dans les micelles détergentes (M Renault et al., J Mol Biol 2009) et dans les liposomes (I I Iordanov et al., BBA 2012). Notre objectif actuel est de caractériser les protéines de la membrane externe dans leur environnement d'origine par RMN du solide. Cela comprend un certain nombre de porines provenant de Corynebacterium et de parois cellulaires de Mycobacterium. La RMN du solide permet également de décrire l'organisation et la dynamique supramoléculaire des lipides de la membrane externe.

 

Chercheurs

Alain Milon

Professor - University of Toulouse

Georges Czaplicki

Professor - University of Toulouse

Matthieu Chavent

CNRS Research associate

Pascal Demange

CNRS Research director

Virginie Gervais

CNRS Research associate

Isabelle Muller

Associate Professor - University of Toulouse

Valerie Réat

CNRS Research associate

Justin Teissié

Emeritus CNRS research director

Assistants de recherche

Nathalie Doncescu

CNRS Engineer

Pascal Ramos

University of Toulouse Engineer

Olivier Saurel

CNRS Engineer

Doctorants

Guillaume Ferre

2018

  • Drozdz, W., Walczak, A., Bessin, Y., Gervais, V., Cao, X. Y., Lehn, J. M., Ulrich, S., and Stefankiewicz, A. R. (2018) Multivalent metallosupramolecular assemblies as effective DNA binding agents, Chemistry.
  • Drozdz, W., Bessin, Y., Gervais, V., Cao, X. Y., Lehn, J. M., Stefankiewicz, A. R., and Ulrich, S. (2018) Switching Multivalent DNA Complexation using Metal-Controlled Cationic Supramolecular Self-Assemblies, Chemistry 24, 1518-1521.

2017

  • Duncan, A. L., Reddy, T., Koldso, H., Helie, J., Fowler, P. W., Chavent, M., and Sansom, M. S. P. (2017) Protein crowding and lipid complexity influence the nanoscale dynamic organization of ion channels in cell membranes, Sci Rep-Uk 7.
  • Cukier, C. D., Tourdes, A., El-Mazouni, D., Guillet, V., Nomme, J., Mourey, L., Milon, A., Merdes, A., and 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., Reat, V., Parra, J., Latge, G., Laval, F., Demange, P., Burlet-Schiltz, O., Milon, A., Daffe, M., Tropis, M. G., and 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.
  • Saurel, O., Iordanov, I., Nars, G., Demange, P., Le Marchand, T., Andreas, L. B., Pintacuda, G., and Milon, A., Local and Global Dynamics in Klebsiella pneumoniae Outer Membrane Protein a in Lipid Bilayers Probed at Atomic Resolution, J.A.C.S. 139, 1590-1597 (2017).

2016

  • Menchon, G., Bombarde, O., Trivedi, M., Negrel, A., Inard, C., Giudetti, B., Baltas, M., Milon, A., Modesti, M., Czaplicki, G., and Calsou, P. (2016) Structure-Based Virtual Ligand Screening on the XRCC4/DNA Ligase IV Interface, Sci. Rep. 6, 22878 (2016).
  • Hemmann, J. L., Saurel, O., Ochsner, A. M., Stodden, B. K., Kiefer, P., Milon, A., and Vorholt, J. A., The One-carbon Carrier Methylofuran from Methylobacterium extorquens AM1 Contains a Large Number of alpha- and gamma-Linked Glutamic Acid Residues, J. Biol. Chem. 291, 9042-9051 (2016).
  • Cukier, C. D., Maveyraud, L., Saurel, O., Guillet, V., Milon, A., and Gervais, V., The C-terminal region of the transcriptional regulator THAP11 forms a parallel coiled-coil domain involved in protein dimerization, J. Struct. Biol. 194, 337-346 (2016).
  • Brison, Y., Malbert, Y., Czaplicki, G., Mourey, L., Remaud-Simeon, M., and Tranier, S., Structural Insights into the Carbohydrate Binding Ability of an alpha-(1→2) Branching Sucrase from Glycoside Hydrolase Family 70, ‎J. Biol. Chem. 291, 7527-7540 (2016).

2015

  • Sinnige, T., K. Houben, I. Pritisanac, M. Renault, R. Boelens, and M. Baldus. Insight into the conformational stability of membrane-embedded BamA using a combined solution and solid-state NMR approach. J. biomol. NMR 61, 321-332 (2015)
  • O’Connor, C., K. L. White, N. Doncescu, T. Didenko, B. L. Roth, G. Czaplicki, R. C. Stevens, K. Wuthrich, and A. Milon. NMR structure and dynamics of the agonist dynorphin peptide bound to the human kappa opioid receptor. PNAS 112, 11852-11857 (2015).
  • Berthoumieu, O., P. H. Nguyen, M. P. Castillo-Frias, S. Ferre, B. Tarus, J. Nasica-Labouze, S. Noel, O. Saurel, C. Rampon, A. J. Doig, P. Derreumaux, and P. Faller. Combined experimental and simulation studies suggest a revised mode of action of the anti-Alzheimer disease drug NQ-Trp. Chemistry 21, 12657-12666 (2015).
  • Bartolami, E., Y. Bessin, V. Gervais, P. Dumy, and S. Ulrich. Dynamic Expression of DNA Complexation with Self-assembled Biomolecular Clusters. Angew. Chemie 54, 10183-10187 (2015).

2014

  • Sinnige, T., M. Weingarth, M. Renault, L. Baker, J. Tommassen, and M. Baldus. Solid-state NMR studies of full-length BamA in lipid bilayers suggest limited overall POTRA mobility. J. Mol. Biol. 426, 2009-2021 (2014).
  • Planchard, N., E. Point, T. Dahmane, F. Giusti, M. Renault, C. Le Bon, G. Durand, A. Milon, E. Guittet, M. Zoonens, J. L. Popot, and L. J. Catoire. The use of amphipols for solution NMR studies of membrane proteins: advantages and constraints as compared to other solubilizing media. J. Membr. Biol. 247, 827-842 (2014).
  • Nars, G., O. Saurel, F. Bordes, I. Saves, M. Remaud-Simeon, I. Andre, A. Milon, and A. Marty. Production of stable isotope labelled lipase Lip2 from Yarrowia lipolytica for NMR: investigation of several expression systems. Protein Expr. Purif. 101, 14-20 (2014).
  • Nakatani, Y., N. Ribeiro, S. Streiff, M. Gotoh, G. Pozzi, L. Desaubry, and A. Milon. Search for the Most ’primitive’ Membranes and Their Reinforcers: A Review of the Polyprenyl Phosphates Theory. Orig Life Evol Biosph 44, 197-208 (2014).
  • Gater, D. L., O. Saurel, I. Iordanov, W. Liu, V. Cherezov, and A. Milon. Two classes of cholesterol binding sites for the beta2AR revealed by thermostability and NMR. Biophys. J. 107, 2305-2312 (2014).
  • Bissaro, B., O. Saurel, F. Arab-Jaziri, L. Saulnier, A. Milon, M. Tenkanen, P. Monsan, M. J. O’Donohue, and R. Faure. Mutation of a pH-modulating residue in a GH51 alpha-l-arabinofuranosidase leads to a severe reduction of the secondary hydrolysis of transfuranosylation products. Biochim Biophys Acta. 1840, 626-636 (2014).
  • Abot, A., C. Fontaine, M. Buscato, R. Solinhac, G. Flouriot, A. Fabre, A. Drougard, S. Rajan, M. Laine, A. Milon, I. Muller, D. Henrion, M. Adlanmerini, M. C. Valera, A. Gompel, C. Gerard, C. Pequeux, M. Mestdagt, I. Raymond-Letron, C. Knauf, F. Ferriere, P. Valet, P. Gourdy, B. S. Katzenellenbogen, J. A. Katzenellenbogen, F. Lenfant, G. L. Greene, J. M. Foidart, and J. F. Arnal. The uterine and vascular actions of estetrol delineate a distinctive profile of estrogen receptor alpha modulation, uncoupling nuclear and membrane activation. EMBO Mol Med 6, 1328-1346 (2014).

2013

  • Renault, M., L. Shintu, M. Piotto, and S. Caldarelli. Slow-spinning low-sideband HR-MAS NMR spectroscopy: delicate analysis of biological samples. Scientific reports 3, 3349 (2013).
  • Renault, M., J. Garcia, T. N. Cordeiro, M. Baldus, and M. Pons. Protein oligomers studied by solid-state NMR—the case of the full-length nucleoid-associated protein histone-like nucleoid structuring protein. FEBS J. 280, 2916-2928 (2013).
  • Gater, D. L., V. Reat, G. Czaplicki, O. Saurel, A. Milon, F. Jolibois, and V. Cherezov. Hydrogen bonding of cholesterol in the lipidic cubic phase. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 29, 8031-8038 (2013).
  • Rath, P., Saurel, O., Czaplicki, G., Tropis, M., Daffe, M., Ghazi, A., Demange, P. et Milon, A. Cord factor (trehalose 6,6’-dimycolate) forms fully stable and non-permeable lipid bilayers required for a functional outer membrane, BBA - Biomembranes 1828, 2173-2181 (2013).
  • Gervais, V., Campagne, S., Durand, J., Muller, I. et Milon, A. NMR studies of a new family of DNA binding proteins: the THAP proteins, J. Biomol. NMR 56, 3-15 (2013).
  • Cala, O., Remy, M. H., Guillet, V., Merdes, A., Mourey, L., Milon, A., and Czaplicki, G. Virtual and biophysical screening targeting the gamma-tubulin complex—a new target for the inhibition of microtubule nucleation, PLoS One 8, e63908 (2013).
  • Arab-Jaziri, F., Bissaro, B., Dion, M., Saurel, O., Harrison, D., Ferreira, F., Milon, A., Tellier, C., Faure, R., and O’Donohue, M. J. Engineering transglycosidase activity into a GH51 alpha-l-arabinofuranosidase, N. Biotechnol. 30, 536-544 (2013).
  • Gater, D. L., Reat, V., Czaplicki, G., Saurel, O., Jolibois, F., Cherezov, V. et Milon, A. Hydrogen bonding of cholesterol in the lipidic cubic phase. Langmuir 29, 8031-8038 (2013).
  • Rath, P., Saurel, O., Tropis, M., Daffe, M., Demange, P., and Milon, A. NMR localization of the O-mycoloylation on PorH, a channel forming peptide from Corynebacterium glutamicum, FEBS Lett. 587, 3687-3691 (2013).
  • Halberg F., Powell D., Otsuka K., Watanabe Y., Beaty L.A., Rosch P., Czaplicki J., Hillman D., Schwartzkopff O. and Cornelissen G. Diagnosing vascular variability anomalies, not only MESOR-hypertension, Am J Physiol Heart Circ Physiol. 305, 279-94 (2013).

2012

  • Iordanov, I., Renault, M., Reat, V., Bosshart, P. D., Engel, A., Saurel, O., and Milon, A. Dynamics of Klebsiella pneumoniae OmpA transmembrane domain: The four extracellular loops display restricted motion behavior in micelles and in lipid bilayers, Biochim Biophys Acta 1818, 2344-2353 (2012).
  • Bosshart, P. D., Iordanov, I., Garzon-Coral, C., Demange, P., Engel, A., Milon, A., and Muller, D. J. The Transmembrane Protein KpOmpA Anchoring the Outer Membrane of Klebsiella pneumoniae Unfolds and Refolds in Response to Tensile Load, Structure 20, 121-127 (2012).
  • Campagne, S., Muller, I., Milon, A., and Gervais, V. Towards the classification of DYT6 dystonia mutants in the DNA-binding domain of THAP1, Nucleic Acids Res 40, 9927-9940 (2012).
  • Arab-Jaziri, F., Bissaro, B., Barbe, S., Saurel, O., Debat, H., Dumon, C., Gervais, V., Milon, A., Andre, I., Faure, R., and O’Donohue, M. J. Functional roles of H98 and W99 and beta2alpha2 loop dynamics in the alpha-l-arabinofuranosidase from Thermobacillus xylanilyticus, FEBS J 279, 3598-3611 (2012).
  • Mazarguil, H., Mollereau, C., Czaplicki, G., and Zajac, J. M. Study of the N-terminal part of peptidic selective NPFF2 agonists, Peptides 37, 157-160 (2012).
  • Renault, M., Pawsey, S., Bos, M. P., Koers, E. J., Nand, D., Tommassen-van Boxtel, R., Rosay, M., Tommassen, J., Maas, W. E., and Baldus, M. Solid-State NMR Spectroscopy on Cellular Preparations Enhanced by Dynamic Nuclear Polarization, Angew Chem Int Edit 51, 2998-3001 (2012).
  • Renault, M., Tommassen-van Boxtel, R., Bos, M. P., Post, J. A., Tommassen, J., and Baldus, M. Cellular solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy, Proc Natl Acad Sci USA 109, 4863-4868 (2012).

2011

  • Rath, P., Demange, P., Saurel, O., Tropis, M., Daffe, M., Dotsch, V., Ghazi, A., Bernhard, F., and Milon, A. Functional expression of the PorAH channel from Corynebacterium glutamicum in cell-free expression systems: implications for the role of the naturally occurring mycolic acid modification, J Biol Chem 286, 32525-32532 (2011).
  • Irague, R., Massou, S., Moulis, C., Saurel, O., Milon, A., Monsan, P., Remaud-Simeon, M., Portais, J. C., and Potocki-Veronese, G. NMR-based structural glycomics for high-throughput screening of carbohydrate-active enzyme specificity, Anal Chem 83, 1202-1206 (2011).
  • Demange, P., Réat, V., Weinandy, S., Ospital, R., Chopinet-Mayeux, L., Henri, P., Milon, A., and Teissié, J. Targeted Macromolecules Delivery by Large Lipidic Nanovesicles Electrofusion with Mammalian Cells, J. Biomater. Nanobiotech. 2, 527-532 (2011).
  • Campagne, S., Gervais, V., and Milon, A. Nuclear magnetic resonance analysis of protein-DNA interactions,J R Soc Interface 8, 1065-1078 (2011).
  • Renault, M., Bos, M. P., Tommassen, J., and Baldus, M. Solid-State NMR on a Large Multidomain Integral Membrane Protein: The Outer Membrane Protein Assembly Factor BamA, J Am Chem Soc 133, 4175-4177 (2011).

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