Protéine aux propriétés contradictoires : le secret est révélé
Une découverte fascinante
Une protéine aux propriétés contradictoires a suscité l'intérêt des scientifiques de l'Institut Max Planck pour la recherche médicale : Malgré son importante charge de surface négative, elle a une forte tendance à absorber les électrons, qui sont également chargés négativement. Les chercheurs ont découvert des ions calcium chargés positivement à l'intérieur de la protéine, tout près des électrons, ce qui contrebalance leur charge. Ils y voient un moyen naturel de gérer les charges électriques opposées et de permettre à la protéine de remplir sa fonction biologique de manière optimale.
Une découverte surprenante : À l'intérieur de la protéine nouvellement découverte, les ions calcium se trouvent à proximité immédiate du site où les électrons sont stockés (coupe transversale avec l'intérieur de la protéine en gris, les lignes courbes à l'extérieur sont des lignes de champ électrique).
© MPI for Medical Research
Une découverte fascinante
L'énergie circule dans les cellules vivantes de différentes manières : l'une d'entre elles consiste à déplacer les électrons le long d'une série de molécules de protéines, comme dans un câble électrique, en les faisant passer d'une protéine à l'autre. En étudiant ces protéines, des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la recherche médicale ont découvert une version inhabituelle du cytochrome c.
Le cytochrome c est une protéine très courante qui transfère les électrons d'une protéine à l'autre. Cependant, la protéine nouvellement découverte diffère du cytochrome c "standard" de deux façons. Premièrement, elle a une affinité beaucoup plus grande pour les électrons que le cytochrome c normal. Deuxièmement, elle a une charge électrique fortement négative, alors que le cytochrome c a généralement une forte charge positive. Cette combinaison de propriétés est inattendue, car une forte charge négative devrait normalement rendre plus difficile le stockage des électrons par une protéine, puisque ceux-ci sont également chargés négativement et que les charges négatives se repoussent les unes les autres.
Les ions calcium jouent un rôle clé
Cette apparente contradiction a intrigué Thomas Barends, chef de groupe de recherche à l'Institut Max Planck pour la recherche médicale. Avec son équipe, il a entrepris de l'étudier et a obtenu des résultats surprenants. Ceux-ci viennent d'être publiés dans le Journal of Biological Chemistry et font l'objet d'un "Editor's Pick".
"Il était fascinant de découvrir des ions calcium si près de l'endroit où les électrons sont stockés. Cela signifie que la protéine conserve les électrons à un endroit très avantageux, car la charge positive des ions calcium compense la charge négative des électrons. Cela nous a d'abord surpris, car nous n'avions jamais vu le calcium utilisé de cette manière à l'intérieur d'une protéine", explique Thomas Barends, biologiste structurel. Selon les résultats, un cation calcium - un ion calcium chargé positivement - se trouve à une distance inférieure à 0,7 nanomètre des atomes de fer que la protéine utilise pour stocker les électrons. Même à l'échelle des molécules, c'est très proche.
La conclusion que l'équipe a tirée de cette découverte est la suivante : "Cette disposition pourrait permettre à la protéine d'avoir une grande affinité pour les électrons malgré sa charge négative, ce dont nous pensons qu'elle a besoin pour se lier à une autre protéine à laquelle elle peut transmettre les électrons à un stade ultérieur. De cette manière, elle peut remplir sa fonction biologique de manière optimale.
Preuve expérimentale et informatique
Pour prouver que les ions calcium sont effectivement à l'origine de la forte affinité de la protéine pour les électrons, l'équipe Max Planck a étudié les protéines avec et sans calcium et a comparé les données - ce qui n'a pas été facile, car le calcium est un élément très courant et la contamination des expériences a donc été un problème constant. Parallèlement, un groupe de chimistes théoriciens de l'université de Bayreuth, dirigé par Matthias Ullmann, a réalisé des simulations informatiques, également avec et sans calcium. Leurs résultats ont confirmé l'interprétation des données de l'équipe Max Planck.
Une compréhension approfondie des principes qui sous-tendent les fonctions des protéines
Les nouveaux résultats de la recherche fournissent un bel exemple de la manière dont la nature résout les contradictions - dans ce cas, en ajustant les charges électriques locales à l'intérieur d'une protéine de manière à augmenter son affinité pour les électrons. Cette découverte est utile à la fois pour comprendre comment l'énergie circule dans les cellules et pour développer de nouvelles protéines artificielles destinées à des applications nanotechnologiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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