bourse Thèse-LCB-BIP-Marseille

Philippe Diolez

Description

Allocation de Recherche Ministère Collège Doctoral Aix-Marseille : Allocation spécifique aux thématiques d’interface Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (ED62) Ecole Doctorale des Sciences Chimiques de Marseille (ED250) Thèse en Codirection : Dr. Axel MAGALON Laboratoire de Chimie Bactérienne, LCB-UPR 9043, IMM, CNRS, Marseille. Tel : [phone]. e-mail : [e-mail] Pr. Bruno GUIGLIARELLI Unité de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, BIP-UPR 9036, CNRS, Marseille. Tel : [phone]. e-mail : [e-mail] Titre de la thèse INGENIERIE D’ENZYMES A MOLYBDENE POUR L’ENVIRONNEMENT : IDENTIFICATION DES DETERMINANTS MOLECULAIRES DE LA REACTIVITE PAR SPECTROSCOPIES MAGNETIQUES (RPE -ENDOR) AVANCEES. Contexte et objectifs : Les enzymes à molybdène sont présentes chez tous les organismes vivants où elles sont essentielles à une grande variété de processus physiologiques fondamentaux. Chez les microorganismes, elles sont impliquées dans les étapes clés des cycles biogéochimiques majeurs (carbone, azote, soufre) et contribuent à la métabolisation de nombreux composés toxiques (oxydes d’arsenic, de sélénium, de tellure,..). Les molybdo-enzymes participent donc à des processus biologiques présentant un fort intérêt socio-économique ou environnemental : dénitrification, production et capture de CO en liaison avec l’effet de serre, dépollution des eaux et des sols. Dans le contexte actuel 2de ...

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Extrait

Allocation de Recherche Ministère Collège Doctoral Aix-Marseille : Allocation spécifique aux thématiques dinterface  Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (ED62) Ecole Doctorale des Sciences Chimiques de Marseille (ED250)  Thèse en Codirection : Dr. Axel MAGALON Laboratoire de Chimie Bactérienne, LCB-UPR 9043, IMM, CNRS, Marseille.  Tel : [phone]. e-mail :[e-mail] Pr. Bruno GUIGLIARELLI Unité de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, BIP-UPR 9036, CNRS, Marseille. Tel : [phone]. e-mail :[e-mail] Titre de la thèse I NGENIERIE D E NZYMES A M OLYBDENE POUR L E NVIRONNEMENT : I DENTIFICATION DES DETERMINANTS MOLECULAIRES DE LA REACTIVITE PAR SPECTROSCOPIES MAGNETIQUES (RPE -ENDOR) AVANCEES .  Contexte et objectifs : Les enzymes à molybdène sont présentes chez tous les organismes vivants où elles sont essentielles à une grande variété de processus physiologiques fondamentaux. Chez les microorganismes, elles sont impliquées dans les étapes clés des cycles biogéochimiques majeurs (carbone, azote, soufre) et contribuent à la métabolisation de nombreux composés toxiques (oxydes darsenic, de sélénium, de tellure,..). Les molybdo-enzymes participent donc à des processus biologiques présentant un fort intérêt socio-économique ou environnemental : dénitrification, production et capture de CO 2 eaux et des sols. Dans le contexte actuelen liaison avec leffet de serre, dépollution des de recherche sur les enjeux du développement durable, les potentialités des enzymes à Mo constituent un élément important pour la mise au point de procédés biotechnologiques dintérêt. Lapproche pluridisciplinaire de Biologie et de Physico-chimie fondamentale sur lidentification des facteurs moléculaires pilotant leur réactivité est une étape indispensable à cette valorisation, mais également à la compréhension des processus évolutifs qui ont permis ladaptation moléculaire de ces enzymes aux changements de conditions environnementales et de substrats. Le but de ce projet est dapporter une compréhension intégrée du mécanisme enzymatique des enzymes à Mo à fort impact environnemental en incluant lensemble des processus constitutifs : catalyse au niveau du site actif, transfert délectrons et de protons, transport intramoléculaire de substrat. Il sagira notamment didentifier au niveau moléculaire les éléments qui régissent la sélectivité de substrat, la réactivité et la directionnalité de la réaction catalysée. Une meilleure compréhension du mécanisme enzymatique devrait permettre doptimiser le fonctionnement denzymes pour des applications biotechnologiques ou environnementales et fournir ainsi les bases nécessaires à lélaboration de procédés de dépollution novateurs. Approches utilisées : Le système modèle détude est la nitrate réductase A retrouvée chez la plupart des organismes procaryotes pour laquelle une maîtrise sur le plan génétique et biochimique est acquise. La modification sélective et raisonnée de lenzyme par mutagenèse dirigée sera employée. Lapproche expérimentale innovante sera basée sur lutilisation de techniques avancées de spectroscopie RPE pulsée à haute résolution (Spectroscopie de Modulation dEcho de Spin électronique - ESEEM, de double résonance électrons-noyaux - ENDOR) permettant de suivre en détail le cofacteur à Mo et son environnement, ainsi que les autres centres rédox de lenzyme (Fe-S, hèmes, quinones). Ces études nécessiteront également de mettre au point et doptimiser les protocoles denrichissement isotopique sélectifs de la protéine (en des amino-acides ou groupements chimiques ciblés) ou de son substrat (noyaux 2 H, 15 N, 95 Mo, 96 Mo, 97 Mo, 33 S, 17 O). Elles seront couplées aux approches de spectroscopie optique et magnéto-optique (MCD). La dimension temporelle dans ces approches spectroscopiques sera prise en compte par le piégeage dintermédiaires catalytiques utilisant des équipements de mélange et congélation rapide (freeze quench). Ces approches pourront alors être étendues à dautres molybdoenzymes modèles, bien maîtrisées sur le plan de la production. Profil du candidat: Compte tenu du caractère interdisciplinaire de ce projet de thèse, le (la) candidat(e) peut-être de formation Chimie, Biochimie ou Physique. Une forte motivation pour les thématiques dinterface est recommandée.. Contact et dossier de candidature avant le Vendredi10 JUILLET – Audition le Vendredi 17 JUILLET References: [1]. Lanciano P, Magalon A, Bertrand P, Guigliarelli B, Grimaldi S. High-stability semiquinone intermediate in nitrate reductase A (NarGHI) fromEscherichia coliis located in a quinol oxidation site close to heme bD.Biochemistry.2007, 46, 5323-29. [2]. Lanciano P, Vergnes A, Grimaldi S, Guigliarelli B, Magalon A. Biogenesis of a respiratory complex is orchestrated by a single accessory protein.J Biol Chem.2007, 282, 17468-74. [3]. Fourmond V, Burlat B, Dementin S, Arnoux P, Sabaty M, Boiry S, Guigliarelli B, Bertrand P, Pignol D, Léger C. Major Mo(V) EPR signature ofRh. Sphaeroides periplasmic nitrate reductase arising from a dead-end species that activates upon reduction. Relation to other molybdoenzymes from the DMSO reductase family.J Phys Chem B.2008, 112, 15478-86.