Machinerie d'assemblage du site actif de l'hydrogénase à [FeFe]
Afin de répondre au problème de la crise climatique, l’humanité se doit de trouver rapidement des sources d’énergie renouvelables et décarbonées. Une solution prometteuse est l’utilisation du dihydrogène (H2), dont la production peut être réalisée grâce à des enzymes : les hydrogénases à [FeFe]. Ces dernières catalysent la réaction réversible d’oxydation du dihydrogène grâce à un site actif consistant en un complexe métallique désigné « H-cluster ». Sa biosynthèse est un processus complexe qui implique trois maturases : les protéines HydG, HydE et HydF. Même si ces dernières années, des progrès importants ont été réalisés, la compréhension complète de ce processus nous est encore inaccessible, du fait notamment de la complexité des réactions chimiques impliquées. C’est pour cette raison que nous souhaitons réaliser une étude structurale combinée à un suivi pas à pas de la réaction par spectroscopie pour identifier et caractériser les différents intermédiaires de la réaction d’une des enzymes clés du processus. Ce projet est une collaboration étroite entre deux équipes du CEA leaders dans l’étude des relations structure–fonction des métalloprotéines sensibles à l’oxygène. Le doctorant bénéficiera d’un environnement scientifique et technique idéale pour réaliser cet objectif, ceci étant particulièrement important dans la perspective du développement d’une économie de l’hydrogène.
Sondes moléculaires pour identifier les interactions lanthanides protéines
L’utilisation technologique des lanthanides s’est intensifiée dans des domaines aussi divers que les énergies renouvelables, l’informatique et la médecine. Leur utilisation croissante pose notamment la question de leur extraction et de leur recyclage. Certains organismes vivants (plantes, bactéries) sont capables d’extraire et d’accumuler ces métaux. La compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent l’acquisition de ces métaux permet d’informer les stratégies de bioremédiation et d’inspirer de nouvelles stratégies pour leur extraction ou leur recyclage. L’identification des interactions métal-protéines est une étape importante mais reste un défi, notamment du fait du caractère transitoire de ces interactions. Nous proposons ici une approche chémobiologique innovante permettant le marquage covalent des protéines interagissant avec les lanthanides. Dans un premier temps, le/la doctorant(e) synthétisera des sondes moléculaires pour le marquage de protéines uniquement en présence du métal. Il/elle utilisera ces sondes pour étudier l’interactome de quelques lanthanides dans des cellules bactériennes et/ou de plantes, en utilisant notamment des outils de protéomique et d’imagerie biologique. Nous déterminerons ainsi les partenaires d’interaction de ces métaux critiques, leur effet sur les organismes vivants et les caractéristiques clés qui leur permettent de lier le métal. Nos résultats permettront d’étendre nos connaissances sur la toxicologie de ces métaux, peu étudiée, et d’informer les politiques de protection environnementale et humaine. Sur le long terme, la compréhension des mécanismes moléculaires des interactions métal-vivant permettra l’émergence de stratégies bio-inspirées pour leur extraction, leur recyclage et leur (bio)remédiation.