Contribution de la spectrométrie de masse à  l'étude des interactions entre les protéines salivaires riche en proline et les tanins., Study of the interactions occurring between the human salivary proline rich proteins and tannins by a mass spectrometry approach.

Francis Canon

Description

Sous la direction de SupAgro Montpellier, Veronique Cheynier
Thèse soutenue le 30 septembre 2010:
L'astringence résulte de l'interaction des tanins, polyphénols abondants dans les végétaux, avec les protéines salivaires et plus particuliÈrement les protéines salivaires riches en proline (PRP), appartenant à la famille des protéines peu structurées. Les tanins participent aux mécanismes de défense des végétaux et présentent des effets antinutritionnels dus à leur capacitè à inhiber les enzymes digestives. La synthÈse de PRP salivaires constitue un mècanisme d'adaptation à la consommation d'aliments riches en tanins. Ce travail vise à caractèriser les complexes ètablis en solution entre les PRP et les tanins, par une approche basèe sur la spectromètrie de masse (MS). Pour cela, les protèines salivaires humaines IB5, PRP basique, et II-1, PRP glycosylèe, ont ètè produites par voie hètèrologue. AprÈs purification, les deux protèines ont ètè caractèrisèes par MS avec une source d'electronèbullisation (ESI-MS) et avec une source MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation). L'ètude des interactions par ESI-MS a confirmè la prèsence en solution de complexes non-covalents IB5tanin et permis de prèciser leurs stchiomètries. Des expèriences de compètition entre diffèrents tanins et de dissociation des complexes IB5tanin ont mis en èvidence l'influence des principales caractèristiques structurales des tanins sur cette interaction. L'ètude structurale des èdifices IB5tanin, par diffèrentes techniques de MS/MS (Collision Induced Dissociation, Electron Capture Dissociation et photodissociation) et par mobilitè ionique couplèe à la MS, a mis en èvidence la prèsence de plusieurs sites d'interaction sur IB5 ainsi que des changements conformationnels liès à l'interaction
-Tanins
-Protéines riches en proline
-Protéines intrinsèquement désordonnées
-Interactions non-covalentes
-Spectrométrie de masse
-Astringence
Astringency is an important organoleptic property of plant-based food. It is attributed to interactions of tannins, which are polyphenolic compounds, with salivary proteins and especially proline rich proteins (PRPs), which belong to the group of intrinsically unstructured protein (IUP). Tannins play an important part in plant defence mechanisms. Indeed, they have an antinutritional effect as they inhibit digestive enzymes. Production of salivary PRP is thus an adaptation process to tannin-rich diets. The purpose of this work is to provide a closer look at PRPtannin supramolecular edifices in solution, using a mass spectrometry (MS) approach. The human salivary proteins IB5, a basic PRP, and II-1, a glycosylated PRP, have been produced by heterologous expression. After purification, both proteins have been characterized by MS using electrospray (ESI) and Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation (MALDI) sources. The study of the interaction between IB5 and model tannins by ESI-MS confirmed the presence of IB5tannin non covalent complexes in solution and provided new information on their stoichiometries. Competitive interaction experiments between IB5 and two tannins, along with IB5tannin complexes dissociation studies revealed the impact of the main tannin chemical features on this interaction. Structural studies performed on IB5tanin edifices by Collision induced dissociation (CID), Electron Capture Dissociation (ECD) and photodissociation MS/MS experiments and by ion mobility coupled with MS showed the presence of several interaction sites on IB5 and conformational changes arising from the interaction.
-Tannins
-Proline rich proteins
-Intrinsically unstructured proteins
-Noncovalent interactions
-Mass spectrometry
-Astringency
Source: http://www.theses.fr/2010NSAM0015/document

Sujets

• Protéines intrinsèquement désordonnées
• Spectrométrie de masse
• Astringence

Informations

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• Poids de l'ouvrage: 28 Mo

Extrait

Centre international d’études supérieures en sciences agronomiques

THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DU CENTRE INTERNATIONAL D’ETUDES SUPERIEURES
EN SCIENCES AGRONOMIQUES

Ecole doctorale : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments
Spécialité : Biochimie, chimie et technologie des aliments

Présentée et soutenue publiquement par

Francis Canon
le 30 Septembre 2010

Contribution de la spectrométrie de masse
à l’étude des interactions
entre les protéines salivaires riches en proline et les tanins


Directeur de thèse : Dr. Véronique Cheynier
Encadrant : Dr Pascale Sarni-Manchado


JURY
E. de Pauw Professeur (Université de Liège, Belgique)
J.M. Schmitter Professeur (Université de Bordeaux)
S. Longhi Directeur de Recherche (AFMB, Marseille)
O. Dangles Professeur (Université d’Avignon)
V. Cheynier Directeur de Recherche (INRA, Montpellier)
P. Sarni-Manchado Chargée de Recherche (INRA, Montpellier)
Contribution de la spectrométrie de masse à l’étude des interactions entre les
protéines salivaires riches en proline et les tanins
Résumé
L’astringence résulte de l’interaction des tanins, polyphénols abondants dans les
végétaux, avec les protéines salivaires et plus particulièrement les protéines salivaires riches
en proline (PRP), appartenant à la famille des protéines peu structurées. Les tanins
participent aux mécanismes de défense des végétaux et présentent des effets
antinutritionnels dus à leur capacité à inhiber les enzymes digestives. La synthèse de PRP
salivaires constitue un mécanisme d’adaptation à la consommation d’aliments riches en
tanins. Ce travail vise à caractériser les complexes établis en solution entre les PRP et les
tanins par une approche basée sur la spectrométrie de masse (MS). Pour cela, les protéines
salivaires humaines IB5, PRP basique, et II-1, PRP glycosylée, ont été produites par voie
hétérologue. Après purification, les deux protéines ont été caractérisées par MS avec une
source d’electronébullisation (ESI-MS) et avec une source MALDI (Matrix-Assisted Laser
Desorption/Ionisation). L’étude des interactions par ESI-MS a confirmé la présence en
solution de complexes non-covalents IB5•tanin et permis de préciser leurs stœchiométries.
Des expériences de compétition entre différents tanins et de dissociation des complexes
IB5•tanin ont mis en évidence l’influence des principales caractéristiques structurales des
tanins sur cette interaction. L’étude structurale des édifices IB5•tanin, par différentes
techniques de MS/MS (Collision Induced Dissociation et Electron Capture Dissociation) et
par spectrométrie de mobilité ionique couplée à la MS, a mis en évidence la présence de
plusieurs sites d’interaction sur IB5 ainsi que des changements conformationnels liés à
l’interaction.
Mots clé : astringence, protéines riches en proline, polyphénols, tanins, spectrométrie de
masse, spectrométrie de mobilité ionique, interactions non-covalentes, ESI-MS, MALDI-MS,
MS/MS, CID, ECD.
Mass spectrometry contribution to the study of interactions occurring between
proline rich proteins and tannins.
Abstract
Astringency is an important organoleptic property of plant-based food. It is attributed
to interactions of tannins, which are polyphenolic compounds, with salivary proteins and
especially proline rich proteins (PRPs), which belong to the group of intrinsically unstructured
proteins (IUPs). Tannins play an important part in plant defence mechanisms. Indeed, they
have an antinutritional effect as they inhibit digestive enzymes. Production of salivary PRPs
is thus an adaptation process to tannin-rich diets. The purpose of this work is to provide a
closer look at PRP•tannin supramolecular edifices in solution, using a mass spectrometry
(MS) approach. The human salivary proteins IB5, a basic PRP, and II-1, a glycosylated PRP,
have been produced by heterologous expression. After purification, both proteins have been
characterized by MS using electrospray (ESI) and Matrix-Assisted Laser Desorption
Ionisation (MALDI) sources. The study of the interaction between IB5 and model tannins by
ESI-MS confirmed the presence of IB5•tannin non-covalent complexes in solution and
provided new information on their stoichiometries. Competitive interaction experiments
between IB5 and two tannins, along with IB5•tannin complexes dissociation studies revealed
the impact of the main tannin chemical features on this interaction. Structural studies
performed on IB5•tannin edifices by Collision Induced Dissociation (CID) and Electron
Capture Dissociation (ECD) MS/MS experiments and by ion mobility spectrometry coupled
with MS showed the presence of several interaction sites on IB5 and conformational changes
arising from the interaction.
Keywords : astringency, proline rich proteins, polyphenols, tannins, mass spectrometry, ion
mobility spectrometry, non-covalent interactions, ESI-MS, MALDI-MS, MS/MS, CID, ECD.

DISCIPLINE: Biochimie, chimie et technologie des aliments
LABORATOIRE D’ACCUEIL: INRA – UMR 1083 Sciences Pour l’Oenologie – Equipe
Polyphénols et Interactions – 2, place Pierre Viala – F34060 Monpellier Cedex
3 4
Valorisation des travaux de recherche
Publications
Boze H., Marlin T., Durand D., Pérez J., Vernhet A., Canon F., Sarni-Manchado P.,
Cheynier V. et Cabane B. (2010) Proline-rich salivary proteins have extended
conformations. Biophysical Journal, 99, 656-665.
Canon F., Giuliani A., Paté F. et Sarni-Manchado P. (2010) Ability of a salivary intrinsically
unstructured protein to bind different tannin targets revealed by mass spectrometry.
Analytical and Bioanalytical Chemistry, 398, 815-822.
Canon F., Paté F., Meudec E., Marlin T., Cheynier V., Giuliani A. et Sarni-Manchado P.
(2009) Characterization, stoichiometry and stability of salivary protein-tannin complexes by
ESI-MS and ESI-MS/MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 395, 2535-2545.
Canon F., Ballivian R., Chirot F., Antoine R., Sarni-Manchado P., Lemoine J. et
Dugourd P. Folding of a salivary intrinsically unstructured protein upon binding to tannins.
Soumis à Journal of American Chemical Society.
Tarascou I., Souquet J.M., Mazauric J.P., Carrillo S., Coq S., Canon F., Fulcrand H. et
Cheynier V. (2010) The hidden face of food phenolic composition. Archives of Biochemistry
and Biophysics, 501, 16-22.
Participation à des congrès nationaux et internationaux
Canon F., Giuliani A., Ballivian R., Chirot F., Albrieux F., Paté F., Cheynier V., Lemoine
J., Antoine R., Dugourd P. et Sarni-Manchado P. (2010) Tannin interactions with a human
basic salivary proline rich protein studied by mass spectrometry, XXVth International
Conference on Polyphenols, Montpellier. Communication orale.
Canon F., Paté F., Giuliani A., Cheynier V. et Sarni-Manchado P. (2010) Understanding
functions of a human intrinsically unstructured protein involved in astringency, Journée de
l'école doctorale Sciences des Aliments - Sciences des Procédés, Montpellier, France. Prix
de la meilleure communication orale.
Canon F., Paté F., Giuliani A., Cheynier V. et Sarni-Manchado P. (2009) Mass
spectrometry contribution to understand function of an human intrinsically unstructured
protein involved in astringency, 18th International Mass Spectrometry Conference, Bremen,
Germany. Communication orale.
Canon F., Paté F., Giuliani A., Boze H., Marlin T., Cheynier V. et Sarni‐Manchado P.
(2009) Etude des interactions tanins – protéines riches en proline salivaires humaines par
spectrométrie de masse Journée de l'école doctorale Sciences des Aliments - Sciences des
Procédes. Prix du meilleur Poster.
Canon F., Giuliani A., Marlin T., Boze H., Mazauric J.-P., Bouchut C., Paté F., Meudec
E., Cheynier V. et Sarni-Manchado P. (2008) Contribution de la spectrométrie de masse à
l'étude d'une protéine non structurée riche en proline impliquée dans le phénomène
d'astringence, 25èmes Journées Françaises de Spectrométrie de Masse, Grenoble, France.
Prix du meilleur Poster.
Canon F., Giuliani A., Marlin T., Boze H., Paté F., Bouchut C., Meudec E., Cheynier V. et
Sarni-Manchado P. (2008) Tannins interactions with a human basic salivary proline rich
protein studied by mass spectrometry, XXIVth International Conference on Polyphenols, vol.
1, Salamanca, Spain. pp. 67-68. Communication orale.

5
Canon F., Meudec E., Marlin T., Sarni- Manchado P. et Cheynier V. (2008) Basic salivary
proline rich proteins involved in astringency studied by mass spectrometry, 8th European
Symposium on saliva, Egmund aan Zee, The Netherlands.