SALMAIN Michèle Directrice de Recherche CNRS, HDR Tel:33(0)1 44 27 67 32 courriel:
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Thèmes de recherche :chimie des protéines ; chimie bioorganométallique ; bioanalyse Recherche actuelle :
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Il est indubitable que la plus grande percée de la chimie de coordination des métaux de transition (y compris au niveau industriel) se situe dans le domaine de la catalyse homogène. En parallèle, les enzymes sont de plus en plus utilisées pour la synthèse de composés chiraux. A la frontière de ces 2 domaines, a récemment émergé un concept original appelé « métalloenzymes artificielles » associant des macromolécules d’origine biologique (protéines, DNA) et des espèces métalliques, constituant ainsi de nouveaux catalyseurs hybrides. Dans cette optique, nous avons conçu et préparé des métalloprotéines artificielles résultant de l’ancrage de complexes demi-sandwich de Ru(II) et de Rh(III) à la papaïne utilisée comme protéine hôte. Cette protéine est une enzyme de type endopeptidase à cystéine comprenant une seule cystéine libre (C25) à l‘intérieur de sa cavité catalytique. Les complexes métalliques présentent une fonction réactive de type chloroacetamide, maléimide ou méthylthiosulfonate sur le ligand arene ou sur le ligand diimine qui permet l’ancrage spécifique et covalent à la papaine.
Les métalloprotéines hybrides présentent un rapport cofacteur:protéine 1 :1. La perte totale de l’activité protéolytique des métalloprotéines hybrides indique en outre que l’ancrage a bien eu lieu à la cystéine 25. Nous avons montré que la papaïne ainsi modifiée acquérait de nouvelles propriétés catalytiques. En particulier, l’une des métalloprotéines artificielles catalyse la réaction de Diels-Alder entre la cyclopentadiène et l’acroléine dans l’eau à 4°C avec un TOF de 220 h-1 contre 1,4 h-1 pour le cofacteur métallique seul. D’autres métalloprotéines hybrides acquièrent une activité formate déshydrogénase car elles catalysent la réduction du cofacteur NAD+ en NADH par transfert d’hydrure. Les métalloprotéines les plus efficaces catalysent la réduction de NAD+ avec un TOF de ca. 50 h-1. Elles sont aussi capables de catalyser l’hydrogénation de la trifluoroacétophénone par transfert d’hydrure avec un excès énantiomérique de 15% (R). Dans le cadre du programme de recherche « Artzymes » financé par l’ANR (2011-2014), nous avons initié des travaux sur l’utilisation de la béta-lactoglobuline (bLG) bovine comme protéine hôte. La bLG est une protéine de la superfamille des lipocalines très abondante dans le petit lait. Sa structure tridimensionnelle est constituée d’un tonneau de 8 feuillets béta anti-parallèles twistés. La bLG présente une forte affinité pour des ligands hydrophobes comme les acides gras qui occupent la cavité centrale. Au vu de ces caractéristiques structurales, nous avons pensé que le bLG pouvait être une protéine hôte intéressante pour la formation de métalloenzymes artificielles par ancrage supramoléculaire. Des complexes semi-sandwich de Ru(II) et de Rh(III) dérivés d’acides gras saturés et insaturés ont été préparés. La formation des espèces supramoléculaires hybrides a été démontrée par spectroscopie CD et fluorescence. L’activité transfert hydrogénase des métalloenzymes artificielles a été mesurée sur la trifluoroacétophénone et l’espèce hybride la plus sélective est celle résultant de l’ancrage supramoléculaire du cofacteur métallique dérivé de l’acide stéarique avec un excès énantiomérique de 32% (R).
Dans le cadre de programme de recherche « Biocaptox » financé par l’ANR (2007-2011), nous nous sommes intéressés à la conception d’un immunocapteur pour la détection d’une des entérotoxines produites par Staphylococcus aureus, l’entérotoxine A (SEA). Cette toxine est la plus fréquemment impliquée dans les intoxications alimentaires par S. aureus. Dans sa configuration la plus simple, un immunocapteur repose sur l’immobilisation d’un biorécepteur (ici un anticorps dirigé contre la cible) sur un élément transducteur. La capture de la cible par la couche de reconnaissance se traduit par un signal physique mesurable. Nous avons choisi un mode de détection piézoélectrique (acoustique) utilisant une microbalance à quartz (QCM) car cette technique permet de mesurer des variations de masse de l’ordre du ng à la surface d’un cristal de quartz piézoélectrique en temps réel. Une monocouche auto-assemblée de cystamine est d’abord formée à la surface des électrodes d’or suivi de l’activation des fonctions amine par le phenylene diisothiocyanate. La formation de la couche de reconnaissance constituée de la protéine A et d’un anticorps polyclonal anti-SEA puis la capture de la cible est suivie en temps réel de la fréquence de résonance du cristal (figure). Une corrélation a été établie entre la variation de fréquence et la quantité de SEA injectée dans la gamme 5 – 500 ng. Nous avons démontré que cet immunocapteur pouvait aussi détecter la SEA dans le lait sans étape d’extraction
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