De très nombreuses fonctions cellulaires fondamentales sont réalisées par des assemblages protéiques de grande taille. Cela concerne en particulier le contrôle qualité des protéines, processus par lequel les cellules assurent le recyclage ou le bon repli de leurs principaux constituants, afin d’éviter l’accumulation de protéines mal repliées, agrégats ou fibrilles. Ces grandes machines - chaperonines, protéases et peptidases - sont complexes et dynamiques. Leur étude présente un défi pratique considérable, du fait de la taille même de ces particules, de la complexité de leurs substrats biologiques et des réarrangements structuraux impliqués. Les études structurales de ces systèmes ne fournissent généralement qu'une image statique, à une étape de leur cycle fonctionnel et rapportent rarement les données cinétiques nécessaires à une compréhension complète, à résolution atomique, de leur mode d'action.
Les chercheurs de l'IBS ont mis en place une approche reposant sur un marquage isotopique dans les protéines pour observer en solution par résonance magnétique nucléaire (RMN) des assemblages de grande taille. Cette méthode a été utilisée pour l'étude structurale et fonctionnelle d'une chaperonine de 1 MDa[1] activée par l'ATP (moteur énergétique de la cellule), durant le repliement de sa protéine cliente. Ils ont ainsi pu sonder les événements de liaison et d'hydrolyse de l'ATP, les liaisons transitoires des protéines non repliées et les réarrangements structuraux dans cette grande machinerie biologique en action.
Ces nouvelles technologies ouvrent de nouvelles perspectives pour étudier directement les structures et les mécanismes de diverses machines biologiques pendant qu’elles exécutent leurs fonctions physiologiques.
[1]Le dalton est une unité de poids moléculaire qui correspond à un atome d'hydrogène (soit 1,66 ´ 10-27kg).1 Da = 1 g/mol (gramme par mole). 1MDa=106 Da.