Combining kinetic crystallography and optical spectroscopy for studying fluorescent proteins

Chaque année, grâce au rayonnement synchrotron, les structures tridimensionnelles d’une myriade de macromolécules biologiques de plus en plus complexes sont déterminées par cristallographie aux rayons~X. Malgré toute l’importance de ces structures, la seule connaissance de l’organisation spatiale d’une protéine «au repos» reste souvent insuffisante pour en comprendre la fonction biologique, celle-ci résultant fondamentalement des mouvements conformationnels exécutés lors du cycle réactionnel.

Pour comprendre cette synergie structure-dynamique-fonction, il est essentiel de recourir à la cristallographie «cinétique», qui permet d’obtenir les structures de protéines dans différents états le long de leur cycle réactionnel. De plus, la caractérisation par spectroscopie optique de ces états s’avère souvent cruciale pour les identifier et en affiner la connaissance.

Cet article décrit l’intérêt de ce couplage cristallographie cinétique/spectroscopie optiquein crystallo dans le cas des protéines fluorescentes de la famille GFP, en particulier pour les protéines fluorescentes «phototransformables» dont la photophysique très complexe peut être appréhendée en corrélant les structures caractéristiques de chaque état de fluorescence avec leur signature spectroscopique électronique (absorbance et fluorescence) ou vibrationnelle (Raman). Le cas de la protéine IrisFP, particulièrement fascinant, est décrit en détail.