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Artificial forisomes are ideal models of forisome assembly and activity that allow the development of technical devices

Groscurth, S., Müller, B., Schwan, S., Menzel, M., Diekstall, F., Senft, M., Kendall, A., Kommer, B. A., Neumann, U., Kalischuk, M.L., Kawchuk, L.M., Krzyzanek, V., Heilmann, A., Stubbs, G., Twyman, R.M., Prüfer, D., et Noll, G.A. (2012). « Artificial forisomes are ideal models of forisome assembly and activity that allow the development of technical devices. », Biomacromolecules, 13(10), p. 3076-3086. doi : 10.1021/bm3008499  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les forisomes sont des polymères de protéines présents chez les légumineuses. Ils ont la remarquable capacité de se contracter et de se décontracter, un peu comme un muscle, en présence de cations divalents et dans des milieux à pH extrême. Pour mieux comprendre les fondements moléculaires de la structure et de l’assemblage des forisomes, nous avons utilisé la microscopie confocale à balayage laser pour suivre en temps réel l’assemblage de forisomes artificiels marqués par fluorescence; nous avons observé deux processus d’assemblage distincts, reposant respectivement sur l’élongation des fibres et sur l’alignement des fibres. De plus, nous avons utilisé la microscopie électronique à balayage, la microscopie électronique à transmission et la diffraction X pour examiner l’ultrastructure des forisomes, et nous avons découvert que chaque fibre est constituée d’un faisceau compact de fibrilles qui, en présence d’ions calcium, se désorganisent tout en conservant un ordre minimal. Pour montrer les applications potentielles des forisomes artificiels, nous avons créé des corps protéiques hybrides en fusionnant des sous-unités de forisome au domaine B de la protéine A staphylococcique. Ainsi, les forisomes artificiels ont pu être fonctionnalisés par la présence d’anticorps, qui ont ensuite permis de diriger les forisomes vers une région précise du substrat; cette méthode simple pourrait être utilisée pour créer des dispositifs techniques à configuration précise fonctionnant au moyen de forisomes. En outre, les propriétés fonctionnelles contractiles des forisomes sont mieux préservées lorsque ceux-ci sont immobilisés au moyen de réactifs d’affinité que lorsqu’ils sont en contact direct avec le substrat. Les forisomes artificiels qu’on peut produire dans les végétaux et les levures constituent donc un modèle idéal pour l’étude de la structure et de l’assemblage des forisomes ainsi que pour la création et l’essai de forisomes artificiels pouvant avoir des applications techniques spécifiques.

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