Yves Boulard, Serge Pin, Stéphane Chédin, Marie-Hélène Mathon, Stéphanie Devineau, Jean Philippe Renault, Jean Labarre, Jean-Christophe Aude, Gilles Lagniel, Christelle Mathé, Véronique Legros, Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Biologie Intégrative (LBI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Radiolyse (LCF) (LRad), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Interdisciplinaire sur les Systèmes Moléculaires et les Matériaux (ex SCM) (SIS2M UMR 3299), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génétique moléculaire et destin cellulaire (FRE 3377), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Biologie Intégrative et Génétique Moléculaire (SBIGeM), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, and Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
International audience; The understanding of the mechanisms involved in the interaction of proteins with inorganic surfaces is of major interest in both fundamental research and applications such as nanotechnology. However, despite intense research, the mechanisms and the structural determinants of protein/surface interactions are still unclear. We developed a strategy consisting in identifying, in a mixture of hundreds of soluble proteins, those proteins that are adsorbed on the surface and those that are not. If the two protein subsets are large enough, their statistical comparative analysis must reveal the physicochemical determinants relevant for adsorption versus non-adsorption. This methodology was tested with silica nanoparticles. We found that the adsorbed proteins contain a higher number of charged amino acids, particularly arginine, which is consistent with involvement of this basic amino acid in electrostatic interactions with silica. The analysis also identified a marked bias toward low aromatic amino acid content (phenylalanine, tryptophan, tyrosine and histidine) in adsorbed proteins. Structural analyses and molecular dynamics simulations of proteins from the two groups indicate that non-adsorbed proteins have twice as many ?-? interactions and higher structural rigidity. The data are consistent with the notion that adsorption is correlated with the flexibility of the protein and with its ability to spread on the surface. Our findings led us to propose a refined model of protein adsorption.