Caractérisation de surfaces biofonctionnalisées pour l’étude de protéines de la chaîne respiratoire par spectroscopie infrarouge couplée à l’électrochimie
Institution:
StrasbourgDisciplines:
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Abstract EN:
This work is about the functionalization of surfaces for the study of membranes proteins from the respiratory chain with the help of the differential spectroscopy. In the first time, the study of the cytochrome c oxidase named ba3 from Thermus thermophilus was done. It is described, that when the pH increases, homotropic electrostatic interactions disrupt the midpoint potentials of the protein. This study has highlighted the crucial role of the heme propionates in the mechanism of the protein. Then, the protein-protein interaction between two soluble hemoproteins from the respiratory chain of the same organism was studied. A complete characterization of the two isolated proteins is carried out and the formed complex is analysed. This study shows the importance of the heme propionates, which play a crucial role in this interaction and allowed us to characterize the interaction in the molecular level. Finally, a more practical application of the surface functionalization was conducted with the study of a cathode of a biopile. This project allowed us to develop a new technique for the immobilization of proteins, using 3D gold nanoparticles. We have access, through the cyclic voltammetry, to the midpoint potentials of the proteins and we can study the electron transfer. This method was first developed on the laccase from Bacillus subtilis, and then applied to the proteins already studied. The midpoint potentials obtained from the immobilized system and those obtained in solution are compared.
Abstract FR:
Ce travail de thèse s’articule autour de la fonctionnalisation de surfaces pour l’étude de protéines membranaires issues de la chaîne respiratoire en utilisant la spectroscopie différentielle. Dans un premier temps, l’étude de la cytochrome c oxydase de type ba3 de l’organisme Thermus thermophilus a été faite. Il a été décrit que lors le pH augmente, des interactions électrostatiques homotropes perturbent les potentiels de demi-vague de la protéine. Cette étude a mis en évidence le rôle crucial des propionates des hèmes dans le mécanisme de la protéine. Ensuite, l’interaction protéine-protéine entre deux hémoprotéines solubles de la chaine respiratoire du même organisme a été étudiée. Une caractérisation complète des deux protéines isolées est effectuée puis le complexe formé est analysé. Cette étude nous montre l’importance des propionates des hèmes, qui jouent un rôle crucial dans cette interaction, et nous a permis de caractériser l’interaction au niveau moléculaire. Enfin, une application plus concrète de la fonctionnalisation de surface avec l’étude de la partie cathodique d’une biopile à biocatalyseurs optimisés a été réalisée. Ce projet nous a permis de mettre en place une nouvelle technique d’immobilisation de protéines, utilisant un réseau de nanoparticules d’or fonctionnalisées. Elle nous donne accès, grâce à la voltampérométrie cyclique, au potentiel de demi-vague de la protéine étudiée et à la cinétique du transfert électronique. Cette méthode est d’abord mise au point sur la laccase de Bacillus subtilis, puis appliquée aux protéines déjà étudiées. Les potentiels de demi-vague obtenus pour le système immobilisé et ceux obtenus en solution sont comparés.