Intégration de protéines de transport dans des membranes artificielles pour la conception de biomatériaux intelligents
L’objectif de la nanotechnologie est la création de matériaux fonctionnels dont l’organisation moléculaire est contrôlée. L’utilisation de matériaux biomimétiques permet d’obtenir des pré-structures issues du vivant, telles que les protéines. Dans cette optique, ces nanomatériaux composites offrent de nombreuses applications potentielles telles que des systèmes de libération de médicaments, la nanofiltration, les nanosenseurs,…
Ce projet s’attache à la conception de nouveaux matériaux incorporant des protéines membranaires de transport facilitant la diffusion de solutés. Deux protéines sont choisies : VDAC, un canal ionique sous forme de tonneaux β permettant la diffusion d'ions et l’Aquaporine Z, un tétramère de faisceaux d’hélices α diffusant sélectivement des molécules d’eau.
Afin de considérer la mise en œuvre de ces biomolécules vers des milieux imitant leur membrane naturelle, une stratégie en trois étapes, associant expérience et théorie, est suivie.
i) Les protéines sont produites en grande quantité sous forme de corps d’inclusion par surexpression bactérienne et purifiées par chromatographie. Les protéines sont ensuite renaturées par une méthode développée au sein de notre groupe.
ii) Les protéines sont transférées au sein de liposomes, vésicules lipidiques, puis par la suite dans des nanofilms polymères.
iii) De manière complémentaire, la dynamique moléculaire est utilisée pour mettre en évidence les propriétés clés des protéines insérées dans leur nouvel environnement et identifier les interactions entre l’intérieur du pore et différents solutés.
Nous pourrons ainsi adéquatement sélectionner les lipides et polymères à utiliser pour favoriser le maintien de la structure et la fonction des protéines et ainsi étendre les performances des futurs nanomatériaux.
Mémoire en collaboration avec l’Université Polytechnique de Catalogne (Barcelone)