Interaction des actinides avec les acides aminés : du peptide à la protéine
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Structural information on complexes of actinides with molecules of biological interest is required to better understand the mechanisms of actinides transport in living organisms, and can contribute to develop new decorporating treatments. Our study is about Th(IV), Np(IV), Pu(IV) and uranyl(VI) cations, which have a high affinity for some protein domains, and Fe(III), which is the natural cation of these biological systems. In this work, chelation of actinides has been brought to light with UV-visible-NIR spectroscopy, NMR, EPR, and ultrafiltration. Determination of the structure of the complexation site has been underkaten with EXAFS measurements, and of the tertiary structure of the protein with SANS measurements. The first approach was to describe the interaction modes between actinides and essential chemical functions of proteins. Thus, the Ac-AspAspProAspAsp-NH2 peptide was studied as a possible chelate of actinides. Polynuclear species with µ-oxo or µ-hydroxo bridges were identified. The iron complex is binuclear, and the actinide ones have a higher nuclearity. The second approach was to study a real case of complexation of actinide with a protein: transferrin. Results show that around physiological pH a mononuclear complex is formed with Np(IV) and Pu(IV), while transferrin does not complex Th(IV) in the same conditions. Characteristic distances of M-transferrin complexes (M = Fe, Np, Pu) were determined. Moreover, the protein seems to be in its close conformation with Pu(IV), and in its open form with Np(IV) and UO22+.
Abstract FR:
L'acquisition d'informations structurales sur des complexes d'actinides avec des molécules d'intérêt biologique peut améliorer la compréhension des mécanismes de transport des actinides dans les organismes vivants, et contribuer à élaborer de nouveaux traitements décorporants. Notre étude porte sur les cations Th(IV), Np(IV), Pu(IV) et sur l'uranyle(VI), qui possèdent une grande affinité avec certains domaines protéiques, ainsi que sur le Fer(III), cation naturel de ces systèmes. La chélation des actinides a été mise en évidence par spectroscopie UV-visible-PIR, RMN, RPE et ultrafiltration. La détermination de la structure du site de complexation a été entreprise grâce à des mesures EXAFS, et la structure tertiaire de la protéine par SANS. Une première approche a pour but de décrire les modes d'interaction entre les actinides et les fonctions chimiques essentielles des protéines. Ainsi, le peptide Ac-AspAspProAspAsp-NH2 a été étudié en tant que chélatant potentiel des actinides. Les espèces identifiées sont polynucléaires, avec des ponts µ-oxo ou µ-hydroxo. Le complexe de fer est binucléaire, et les complexes d'actinides possèdent une nucléarité plus importante. Le deuxième axe de recherche porte sur l'étude d'un cas réel de complexation des actinides par une protéine : la transferrine. Les résultats montrent que la transferrine forme, autour du pH physiologique, un complexe mononucléaire avec Np(IV) et Pu(IV), alors que Th(IV) n'est pas complexé dans ces conditions. Les distances caractéristiques des complexes M-transferrine (M = Fe, Np, Pu) ont été déterminées. La protéine semble être en conformation fermée pour le Pu(IV), et ouverte pour Np(IV) et UO22+.