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20 results on '"Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS )"'

1. Atomistic Simulations of Self-Assembled Monolayers on Octahedral and Cubic Gold Nanocrystals

Author

Massimo Marchi, Takieddine Djebaili, Johannes Richardi, Stéphane Abel, De la Molécule aux Nanos-objets : Réactivité, Interactions et Spectroscopies ( MONARIS ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -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 ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), De la Molécule aux Nanos-objets : Réactivité, Interactions et Spectroscopies (MONARIS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), 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, and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Alkane, chemistry.chemical_classification, Materials science, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Icosahedral symmetry, [SDV]Life Sciences [q-bio], Self-assembled monolayer, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Molecular dynamics, Crystallography, General Energy, Adsorption, Octahedron, Nanocrystal, chemistry, Physical and Theoretical Chemistry, Facet
Abstract

International audience; This paper reports on a molecular dynamics investigation of the molecular organization of alkanethiolates (from ethane to dodecanethiolate) on octahedral and cubic gold nanocrystals with diameters up to 10 nm. We show that the average surface per adsorbed thiolate only slightly depends on the nanocrystal shape and the alkane chain length. Two different organizations of thiolates are observed on the facet centers and edges of octahedral nanocrystals, while on cubic nanocrystals only one appears. This explains the closer distance between thiolates on the edges of octahedral nanocrystals, which is not observed for nanocubes. The enhanced surface coverage of thiolates on nanocrystals is explained by the new organization for octahedral nanocrystals and can be attributed to the occupation of adsorption sites on the edges for cubic nanocrystals. Small differences observed in the molecular organizations on icosahedral and octahedral nanocrystals can be mainly explained by the larger facets of the latter ones.

Published
2015

2. Derivation of original RESP atomic partial charges for MD simulations of the LDAO surfactant with AMBER: applications to a model of micelle and a fragment of the lipid kinase PI4KA

Author

Stéphane Abel, Cyntia Taveneau, Stéphane Bressanelli, Esra Karakas, B. Robert, Massimo Marchi, Maison de la Simulation ( MDLS ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Interactions et mécanismes d’assemblage des protéines et des peptides ( IMAPP ), Maison de la Simulation (MDLS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), 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), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Interactions et mécanismes d’assemblage des protéines et des peptides (IMAPP), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0301 basic medicine, Molecular model, [SDV]Life Sciences [q-bio], Static Electricity, Molecular Conformation, Thermodynamics, Molecular Dynamics Simulation, 01 natural sciences, Micelle, Fluorescence spectroscopy, Force field (chemistry), Minor Histocompatibility Antigens, 03 medical and health sciences, Molecular dynamics, Partial charge, Surface-Active Agents, Pulmonary surfactant, Structural Biology, Computational chemistry, 0103 physical sciences, micelle, Molecular Biology, Alkyl, Micelles, lipid kinase PI4KA, chemistry.chemical_classification, 010304 chemical physics, LDAO surfactant, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], molecular modeling, Proteins, MD simulation, General Medicine, fluorescence spectroscopy, Lipids, Amber, Phosphotransferases (Alcohol Group Acceptor), 030104 developmental biology, chemistry, Dimethylamines, Protein Binding
Abstract

International audience; In this paper, we describe the derivation and the validation of original RESP atomic partial charges for the N, N-dimethyl-dodecylamine oxide (LDAO) surfactant. These charges, designed to be fully compatible with all the AMBER force fields, are at first tested against molecular dynamics simulations of pure LDAO micelles and with a fragment of the lipid kinase PIK4A (DI) modeled with the QUARK molecular modeling server. To model the micelle, we used two distinct AMBER force fields (i.e. Amber99SB and Lipid14) and a variety of starting conditions. We find that the micelle structural properties (such as the shape, size, the LDAO headgroup hydration, and alkyl chain conformation) slightly depend on the force field but not on the starting conditions and more importantly are in good agreement with experiments and previous simulations. We also show that the Lipid14 force field should be used instead of the Amber99SB one to better reproduce the C(sp3)C(sp3)C(sp3)C(sp3) conformation in the surfactant alkyl chain. Concerning the simulations with LDAO-DI protein, we carried out different runs at two NaCl concentrations (i.e. 0 and 300 mM) to mimic, in the latter case, the experimental conditions. We notice a small dependence of the simulation results with the LDAO parameters and the salt concentration. However, we find that in the simulations, three out of four tryptophans of the DI protein are not accessible to water in agreement with our fluorescence spectroscopy experiments reported in the paper.

Published
2017

3. Probing the pigment binding sites in LHCII with resonance Raman spectroscopy: The effect of mutations at S123

Author

Cristian Ilioaia, Andrew A. Pascal, Manuel J. Llansola-Portoles, Bruno Robert, Chunhong Yang, Ke Wang, Elizabeth Kish, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Key Laboratory of Photobiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Spectroscopies Électroniques (SE), Département Plateforme (PF I2BC), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Spectroscopies Électroniques ( SE ), and Département Plateforme ( PF I2BC )

Subjects
0301 basic medicine, Chlorophyll, LHCII, Resonance Raman, Photosystem II, Stereochemistry, [SDV]Life Sciences [q-bio], Resonance Raman spectroscopy, Mutant, Pigment binding, Biophysics, Light-Harvesting Protein Complexes, Xanthophylls, Spectrum Analysis, Raman, Biochemistry, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Neoxanthin, Molecule, Binding site, chemistry.chemical_classification, Carotenoid, Binding Sites, 030102 biochemistry & molecular biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Chlorophyll A, Lutein, Photosystem II Protein Complex, food and beverages, Cell Biology, 030104 developmental biology, chemistry, Xanthophyll, Mutation, Electronic absorption
Abstract

International audience; Resonance Raman spectroscopy was used to evaluate the structure of light-harvesting chlorophyll (Chl) a/b complexes of photosystem II (LHCII), reconstituted from wild-type (WT) and mutant apoproteins over-expressed in Escherichia coli. The point mutations involved residue S123, exchanged for either P (S123P) or G (S123G). In all reconstituted proteins, lutein 2 displayed a distorted conformation, as it does in purified LHCII trimers. Reconstituted WT and S123G also exhibited a conformation of bound neoxanthin (Nx) molecules identical to the native protein, while the S123P mutation was found to induce a change in Nx conformation. This structural change of neoxanthin is accompanied by a blue shift of the absorption of this carotenoid molecule. The interactions assumed by (and thus the structure of the binding sites of) the bound Chls b were found identical in all the reconstituted proteins, and only marginally perturbed as compared to purified LHCII. The interactions assumed by bound Chls a were also identical in purified LHCII and the reconstituted WT. However, the keto carbonyl group of one Chl a, originally free-from-interactions in WT LHCII, becomes involved in a strong H-bond with its environment in LHCII reconstituted from the S123P apoprotein. As the absorption in the Qy region of this protein is identical to that of the LHCII reconstituted from the WT apoprotein, we conclude that the interaction state of the keto carbonyl of Chl a does not play a significant role in tuning the binding site energy of these molecules.

Published
2016

4. Twisting a β-Carotene, an Adaptive Trick from Nature for Dissipating Energy during Photoprotection

Author

Tomáš Polívka, Roman Sobotka, Elizabeth Kish, Mahendra K. Shukla, Andrew A. Pascal, Bruno Robert, Manuel J. Llansola-Portoles, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre Algatech, Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Czech Republic, Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences [Prague] ( ASCR ), 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), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Institute of Microbiology of the Czech Academy of Sciences [Prague, Czech Republic] (MBU / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS)-Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), and Institute of Microbiology of the Czech Academy of Sciences (MBU / CAS)

Subjects
0301 basic medicine, [SDV]Life Sciences [q-bio], Resonance Raman spectroscopy, Light-Harvesting Protein Complexes, light-harvesting complex (antenna complex), Bioenergetics, Photosynthesis, Biochemistry, cyanobacteria, Protein Structure, Secondary, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Bacterial Proteins, Protein Domains, Polarizability, Molecule, chlorophyll, Binding site, Absorption (electromagnetic radiation), Protein Structure, Quaternary, Molecular Biology, photosynthesis, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Synechocystis, Cell Biology, biology.organism_classification, beta Carotene, carotenoid, Crystallography, 030104 developmental biology, chemistry, Chlorophyll
Abstract

International audience; Cyanobacteria possess a family of one-helix high light-inducible proteins (Hlips) that are homologous to light-harvesting antenna of plants and algae. An Hlip protein, high light-inducible protein D (HliD) purified as a small complex with the Ycf39 protein is evaluated using resonance Raman spectroscopy. We show that the HliD binds two different β-carotenes, each present in two non-equivalent binding pockets with different conformations, having their (0,0) absorption maxima at 489 and 522 nm, respectively. Both populations of β-carotene molecules were in all-trans configuration and the absorption position of the farthest blue-shifted β-carotene was attributed entirely to the polarizability of the environment in its binding pocket. In contrast, the absorption maximum of the red-shifted β-carotene was attributed to two different factors: the polarizability of the environment in its binding pocket and, more importantly, to the conformation of its β-rings. This second β-carotene has highly twisted β-rings adopting a flat conformation, which implies that the effective conjugation length N is extended up to 10.5 modifying the energetic levels. This increase in N will also result in a lower S1 energy state, which may provide a permanent energy dissipation channel. Analysis of the carbonyl stretching region for chlorophyll a excitations indicates that the HliD binds six chlorophyll a molecules in five non-equivalent binding sites, with at least one chlorophyll a presenting a slight distortion to its macrocycle. The binding modes and conformations of HliD-bound pigments are discussed with respect to the known structures of LHCII and CP29.

Published
2016

5. Pigment structure in the FCP-like light-harvesting complex from Chromera velia

Author

Andrew A. Pascal, David Bína, Chiasa Uragami, Bruno Robert, Manuel J. Llansola-Portoles, Radek Litvín, Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), and 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)

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, chlorophylls, Stereochemistry, [SDV]Life Sciences [q-bio], Chromera velia, Resonance Raman spectroscopy, Population, Biophysics, Light-Harvesting Protein Complexes, macromolecular substances, Xanthophylls, 01 natural sciences, Biochemistry, resonance Raman, Light-harvesting complex, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Pigment, Molecule, Binding site, education, education.field_of_study, photosynthesis, Binding Sites, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], carotenoids, Cell Biology, biology.organism_classification, 030104 developmental biology, CLH, chemistry, Alveolata, visual_art, visual_art.visual_art_medium, light harvesting complexes, 010606 plant biology & botany, Violaxanthin, Protein Binding
Abstract

International audience; Resonance Raman spectroscopy was used to evaluate pigment structure in the FCP-like light-harvesting complex of Chromera velia (Chromera light-harvesting complex or CLH). This antenna protein contains chlorophyll a, violaxanthin and a new isofucoxanthin-like carotenoid (called Ifx-l). We show that Ifx-l is present in two non-equivalent binding pockets with different conformations, having their (0,0) absorption maxima at 515 and 548nm respectively. In this complex, only one violaxanthin population absorbing at 486nm is observed. All the CLH-bound carotenoid molecules are in all-trans configuration, and among the two Ifx-l carotenoid molecules, the red one is twisted, as is the red-absorbing lutein in LHCII trimers. Analysis of the carbonyl stretching region for Chl a excitations indicates CLH binds up to seven Chl a molecules in five non-equivalent binding sites, in reasonable agreement with sequence analyses which have identified eight potential coordinating residues. The binding modes and conformations of CLH-bound pigments are discussed with respect to the known structures of LHCII and FCP.

Published
2016

6. The contribution of the pineal gland on daily rhythms and masking in diurnal grass rats, Arvicanthis niloticus

Author

Dorela D. Shuboni, Thomas K.H. Groves, Amna A. Agha, Andrew J. Gall, Department of Psychology, Michigan State University [East Lansing], Michigan State University System-Michigan State University System, Department of Biological Sciences [Kalamazoo], Western Michigan University [Kalamazoo], Hope College, Holland, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Western Michigan University, Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), and Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 )

Subjects
0301 basic medicine, medicine.medical_specialty, endocrine system, Light, Photoperiod, [SDV]Life Sciences [q-bio], Motor Activity, Pineal Gland, Article, Melatonin, 03 medical and health sciences, Behavioral Neuroscience, Pineal gland, 0302 clinical medicine, Pineal, Internal medicine, medicine, Animals, Diurnality, Circadian rhythm, Muridae, photoperiodism, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], General Medicine, biology.organism_classification, Sleep in non-human animals, 030104 developmental biology, medicine.anatomical_structure, Endocrinology, Light effects on circadian rhythm, Masking, Animal Science and Zoology, Female, Sleep, 030217 neurology & neurosurgery, medicine.drug
Abstract

International audience; Melatonin is a hormone rhythmically secreted at night by the pineal gland in vertebrates. In diurnal mammals, melatonin is present during the inactive phase of the rest/activity cycle, and in primates it directly facilitates sleep and decreases body temperature. However, the role of the pineal gland for the promotion of sleep at night has not yet been studied in non-primate diurnal mammalian species. Here, the authors directly examined the hypothesis that the pineal gland contributes to diurnality in Nile grass rats by decreasing activity and increasing sleep at night, and that this could occur via effects on circadian mechanisms or masking, or both. Removing the pineal gland had no effect on the hourly distribution of activity across a 12:12 light-dark (LD) cycle or on the patterns of sleep-like behavior at night. Masking effects of light at night on activity were also not significantly different in pinealectomized and control grass rats, as 1h pulses of light stimulated increases in activity of sham and pinealectomized animals to a similar extent. In addition, the circadian regulation of activity was unaffected by the surgical condition of the animals. Our results suggest that the pineal gland does not contribute to diurnality in the grass rat, thus highlighting the complexity of temporal niche transitions. The current data raise interesting questions about how and why genetic and neural mechanisms linking melatonin to sleep regulatory systems might vary among mammals that reached a diurnal niche via parallel and independent pathways.

Published
2016

7. Suprachiasmatic Nucleus and Subparaventricular Zone Lesions Disrupt Circadian Rhythmicity but Not Light-Induced Masking Behavior in Nile Grass Rats

Author

Dorela D. Shuboni, Andrew J. Gall, Lily Yan, Laura Smale, Antonio A. Nunez, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Department of Psychology, Hope College, Holland, Department of Radiology, Michigan State University [East Lansing], Michigan State University System-Michigan State University System, Department of Psychology/Neuroscience program, Central Michigan University (CMU), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Central Michigan University ( CMU )

Subjects
0301 basic medicine, Agonist, Masking (art), medicine.medical_specialty, N-Methylaspartate, Light, Physiology, medicine.drug_class, Photoperiod, [SDV]Life Sciences [q-bio], Biology, diurnality, lesions, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Physiology (medical), Internal medicine, Excitatory Amino Acid Agonists, medicine, Animals, Diurnality, Circadian rhythm, Ultradian rhythm, Neurons, photoperiodism, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Suprachiasmatic nucleus, suprachiasmatic nucleus, Glutamate receptor, Brain, masking, Circadian Rhythm, Rats, 030104 developmental biology, Endocrinology, grass rat, Proto-Oncogene Proteins c-fos, subparaventricular zone, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

International audience; The ventral subparaventricular zone (vSPVZ) receives direct retinal input and influences the daily patterning of activity in rodents, making it a likely candidate for the mediation of acute behavioral responses to light (i.e., masking). We performed chemical lesions aimed at the vSPVZ of diurnal grass rats (Arvicanthis niloticus) using N-methyl-D,L-aspartic acid (NMA), a glutamate agonist. Following NMA lesions, we placed grass rats in various lighting conditions (e.g., 12:12 light-dark, constant dark, constant light); presented a series of light pulses at circadian times (CT) 6, 14, 18, and 22; and placed them in a 7-h ultradian cycle to assess behavioral masking. Extensive bilateral lesions of the vSPVZ disrupted the expression of circadian rhythms of activity and abolished the circadian modulation of masking responses to light, without affecting light-induced masking behavior per se. We also found that in diurnal grass rats, NMA was capable of destroying not only neurons of the vSPVZ but also those of the suprachiasmatic nucleus (SCN), even though excitotoxins have been ineffective at destroying cells within the SCN of nocturnal rodents. The vulnerability of the grass rat's SCN to NMA toxicity raises the possibility of a difference in density of receptors for glutamate between nocturnal and diurnal species. In cases in which damage extended to the SCN, masking responses to light were present and similar to those displayed by animals with damage restricted to the vSPVZ. Thus, extensive bilateral lesions of the SCN and vSPVZ disrupted the expression of circadian rhythms without affecting acute responses to light in a diurnal species. Our present and previous results suggest that retinorecipient brain areas other than the SCN or vSPVZ, such as the intergeniculate leaflet or olivary pretectal nucleus, may be responsible for the mediation of masking responses to light in the diurnal grass rat.

Published
2016

8. Structure of Bolaamphiphile Sophorolipid Micelles Characterized with SAXS, SANS, and MD Simulations

Author

Stéphane Abel, Sabine Manet, Claire Valotteau, G. C. Fadda, Niki Baccile, Esra Karakas, Javier Pérez, Anne-Sophie Cuvier, Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé (SMiLES), Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-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), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé ( SMiLES ), Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris ( LCMCP ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -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 ), Synchrotron SOLEIL ( SSOLEIL ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Maison de la Simulation ( MDLS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Small-angle X-ray scattering, Chemistry, Sophorolipid, Bolaamphiphile, Shell (structure), [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Neutron scattering, Micelle, Surfaces, Coatings and Films, Molecular dynamics, Crystallography, Pulmonary surfactant, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Materials Chemistry, Physical and Theoretical Chemistry
Abstract

International audience; The micellar structure of sophorolipids, a glycolipid bolaamphiphile, is analyzed using a combination of small-angle X-ray scattering (SAXS), small-angle neutron scattering (SANS), and molecular dynamics (MD) simulations. Numerical modeling of SAXS curves shows that micellar morphology in the noncharged system (pH< 5) is made of prolate ellipsoids of revolution with core–shell morphology. Opposed to most surfactant systems, the hydrophilic shell has a nonhomogeneous distribution of matter: the shell thickness in the axial direction of the ellipsoid is found to be practically zero, while it measures about 12 Å at its cross-section, thus forming a “coffee bean”-like shape. The use of a contrast-matching SANS experiment shows that the hydrophobic component of sophorolipids is actually distributed in a narrow spheroidal region in the micellar core. These data seem to indicate a complex distribution of sophorolipids within the micelle, divided into at least three domains: a pure hydrophobic core, a hydrophilic shell, and a region of less defined composition in the axial direction of the ellipsoid. To account for these results, we make the hypothesis that sophorolipid molecules acquire various configurations within the micelle including bent and linear, crossing the micellar core. These results are confirmed by MD simulations which do show the presence of multiple sophorolipid configurations when passing from spherical to ellipsoidal aggregates. Finally, we also used Rb+ and Sr2+ counterions in combination with anomalous SAXS experiments to probe the distribution of the COO– group of sophorolipids upon small pH increase (5 < pH < 7), where repulsive intermicellar interactions become important. The poor ASAXS signal shows that the COO– groups are rather diffused in the broad hydrophilic shell rather than at the outer micellar/water interface.

Published
2015

9. Pigment organisation in the membrane-intrinsic major light-harvesting complex of Amphidinium carterae: Structural characterisation of the peridinins and chlorophylls a and c2 by resonance Raman spectroscopy and from sequence analysis

Author

Roger G. Hiller, Bruno Robert, Lavanya Premvardhan, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Department of Biological Sciences and Climate Futures - Macquarie University, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), and Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Subjects
Chlorophyll c2, [SDV]Life Sciences [q-bio], Pigment binding, ved/biology.organism_classification_rank.species, Resonance Raman spectroscopy, Biophysics, Context (language use), 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Photochemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, light-harvesting complex, Peridinin lactone ring modes, Light-harvesting complex, symbols.namesake, chemistry.chemical_compound, Amphidinium carterae, Spectroscopy, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Chemistry, ved/biology, Diadinoxanthin, Sequence analysis, Structure, Pigment organisation, Cell Biology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Chlorophyll c(2), symbols, 0210 nano-technology, Raman spectroscopy
Abstract

International audience; The structures and environments of the protein-bound peridinins (Pers) and chlorophylls (Chls) a/c2 in the membrane-intrinsic major light-harvesting complex of the dinoflagellate Amphidinium carterae (LHCAmph) are characterised using resonance Raman (RR) spectroscopy with 11 excitation wavelengths, at 77K. The excitation-dependent variation in the CC stretching mode (ν1) suggests the presence of three Pers with conjugation lengths over 8 double bonds (dBs), and one diadinoxanthin, between 413.7 and 528.7nm. Two Perred species are revealed on excitation at 550 and 560nm. These Perred species exhibit anomalously low ν1 values, together with notable resonant enhancement of lactone ring-breathing and -deformation modes. To discern protein-specific effects, the RR spectra are compared to that of Per in polar (acetonitrile), polarisable (toluene) and polar-protic (ethanol) solvents. Resonantly enhanced lactone, ring-breathing (942cm(-1)) and ring-deformation (~650cm(-1)), modes are identified both in solution, and in the protein, and discussed in the context of the mixing of the S1 and S2 states, and formation of the intramolecular charge-transfer (ICT) state. In the Chl-absorbing region, two sets of Chl c2's, and (at least) six Chl a's can be differentiated. With a pigment ratio of 5-6 (Chl a):2 (Chl c2):5-6 (Per):1 Ddx determined from the fit to the RT absorption and 77K RR spectra, sequence comparison of LHCAmp to LHCII, and the diatom LHC, fucoxanthin-chlorophyll-a/c-protein (FCP), a template for the conserved pigment binding sites is proposed, to fill the paucity of structural information in the absence of a crystal structure for LHCAmph.

Published
2015

10. Modeling the Self-Aggregation of Small AOT Reverse Micelles from First-Principles

Author

Massimo Marchi, Stéphane Abel, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -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 ), and Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )

Subjects
Coalescence (physics), coalescence, Aggregation number, Hydrodynamic radius, Materials science, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio], AOT micelles, Nanotechnology, self-assembly, Micelle, molecular dynamics, Molecular dynamics, Chemical physics, confined water, Radius of gyration, General Materials Science, Self-assembly, Physical and Theoretical Chemistry, Time range
Abstract

International audience; This Letter is the first attempt at studying the self-aggregation of AOT reverse micelles from first-principles. It focuses on predicting the aggregation number, the radius of gyration, and the hydrodynamic radius of a low water content reverse micelle by theoretical means. We show that molecular dynamics simulation in the μs time range combined with atomistic potentials is capable of reproducing and explaining, to a convenient degree, experimental results on the size and dimensions of reverse micelles of AOT of low water content, [H2O]/[AOT] ≈ 5.

Published
2015

11. Coherence and population dynamics of chlorophyll excitations in FCP complex: Two-dimensional spectroscopy study

Author

Donatas Zigmantas, Bruno Robert, Ramūnas Augulis, Andrew Gall, Claudia Büchel, Vytautas Butkus, Andrius Gelzinis, Leonas Valkunas, Darius Abramavicius, Department of Theoretical Physics, Faculty of Physics, Vilnius University, Center for Physical Sciences and Technology [Vilnius], Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), InstitutfürMolekulare Biowissenschaften,Pflanzliche Zellphysiologie, Goethe-Universität Frankfurt am Main, Department of Chemical Physics, Lund University [Lund, Sweden], Center for Physical Sciences and Technology [Vilnius] (FTMC), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, and Lund University [Lund]

Subjects
Chlorophyll, [SDV]Life Sciences [q-bio], Population, Light-Harvesting Protein Complexes, General Physics and Astronomy, FOS: Physical sciences, Molecular physics, Electron spectroscopy, chemistry.chemical_compound, Physics - Chemical Physics, Coherence (signal processing), Physical and Theoretical Chemistry, Spectroscopy, education, Physics, Chemical Physics (physics.chem-ph), education.field_of_study, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Spectrum Analysis, chemistry, Energy Transfer, Picosecond, Intramolecular force, Femtosecond, Thermodynamics
Abstract

The energy transfer processes and coherent phenomena in the fucoxanthin-chlorophyll protein complex, which is responsible for the light harvesting function in marine algae diatoms, were investigated at 77 K by using two-dimensional electronic spectroscopy. Experiments performed on the femtosecond and picosecond timescales led to separation of spectral dynamics, witnessing evolutions of coherence and population states of the system in the spectral region of ${\rm Q}_{y}$ transitions of chlorophylls $a$ and $c$. Analysis of the coherence dynamics allowed us to identify chlorophyll (Chl) $a$ and fucoxanthin intramolecular vibrations dominating over the first few picoseconds. Closer inspection of the spectral region of the ${\rm Q}_{y}$ transition of Chl $c$ revealed previously not identified mutually non-interacting chlorophyll $c$ states participating in femtosecond or picosecond energy transfer to the Chl $a$ molecules. Consideration of separated coherent and incoherent dynamics allowed us to hypothesize the vibrations-assisted coherent energy transfer between Chl $c$ and Chl $a$ and the overall spatial arrangement of chlorophyll molecules.

Published
2015

12. Vibrational techniques applied to photosynthesis: Resonance Raman and fluorescence line-narrowing

Author

Bruno Robert, Andrew A. Pascal, Andrew Gall, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), and Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 )

Subjects
Photosynthetic reaction centre, Chlorophyll, Light-harvesting, [SDV]Life Sciences [q-bio], Resonance Raman spectroscopy, Biophysics, Photochemistry, Spectrum Analysis, Raman, Resonance (particle physics), Biochemistry, Vibration, symbols.namesake, Molecule, Reaction center, Photosynthesis, Spectroscopy, Carotenoid, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Chemistry, Cell Biology, Pigments, Biological, Chromophore, Fluorescence, Carotenoids, Spectrometry, Fluorescence, symbols, Raman spectroscopy
Abstract

International audience; Resonance Raman spectroscopy may yield precise information on the conformation of, and the interactions assumed by, the chromophores involved in the first steps of the photosynthetic process. Selectivity is achieved via resonance with the absorption transition of the chromophore of interest. Fluorescence line-narrowing spectroscopy is a complementary technique, in that it provides the same level of information (structure, conformation, interactions), but in this case for the emitting pigment(s) only (whether isolated or in an ensemble of interacting chromophores). The selectivity provided by these vibrational techniques allows for the analysis of pigment molecules not only when they are isolated in solvents, but also when embedded in soluble or membrane proteins and even, as shown recently, in vivo. They can be used, for instance, to relate the electronic properties of these pigment molecules to their structure and/or the physical properties of their environment. These techniques are even able to follow subtle changes in chromophore conformation associated with regulatory processes. After a short introduction to the physical principles that govern resonance Raman and fluorescence line-narrowing spectroscopies, the information content of the vibrational spectra of chlorophyll and carotenoid molecules is described in this article, together with the experiments which helped in determining which structural parameter(s) each vibrational band is sensitive to. A selection of applications is then presented, in order to illustrate how these techniques have been used in the field of photosynthesis, and what type of information has been obtained. This article is part of a Special Issue entitled: Vibrational spectroscopies and bioenergetic systems.

Published
2015

13. Mapping energy transfer channels in fucoxanthin-chlorophyll protein complex

Author

Donatas Zigmantas, Vytautas Butkus, Egidijus Songaila, Claudia Büchel, Bruno Robert, Darius Abramavicius, Leonas Valkunas, Andrius Gelzinis, Andrew Gall, Ramūnas Augulis, Department of Theoretical Physics, Faculty of Physics, Vilnius University, Center for Physical Sciences and Technology [Vilnius], Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Department of Chemical Physics, Lund University [Lund, Sweden], Center for Physical Sciences and Technology [Vilnius] (FTMC), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), and Lund University [Lund]

Subjects
Chlorophyll, Light-harvesting, Work (thermodynamics), [SDV]Life Sciences [q-bio], Biophysics, Xanthophylls, Photochemistry, Photosynthesis, 7. Clean energy, Electron spectroscopy, Biochemistry, Two-dimensional spectroscopy, chemistry.chemical_compound, Algae, Fucoxanthin, Diatoms, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Spectrum Analysis, Cell Biology, biology.organism_classification, chemistry, Energy Transfer, Chemical physics, Femtosecond, Excitation
Abstract

International audience; Fucoxanthin-chlorophyll protein (FCP) is the key molecular complex performing the light-harvesting function in diatoms, which, being a major group of algae, are responsible for up to one quarter of the total primary production on Earth. These photosynthetic organisms contain an unusually large amount of the carotenoid fucoxanthin, which absorbs the light in the blue-green spectral region and transfers the captured excitation energy to the FCP-bound chlorophylls. Due to the large number of fucoxanthins, the excitation energy transfer cascades in these complexes are particularly tangled. In this work we present the two-color two-dimensional electronic spectroscopy experiments on FCP. Analysis of the data using the modified decay associated spectra permits a detailed mapping of the excitation frequency dependent energy transfer flow with a femtosecond time resolution.

Published
2015

14. Etude des propriétés électroniques des caroténoïdes dans la photosynthèse naturelle et artificielle

Author

Galzerano, Denise, Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, Bruno Robert, Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and STAR, ABES

Subjects
LHCII, [ SDV.BV ] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Caroténoïdes, Photoprotection, Dyades, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, [SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Transport d'électrons, Photosynthesis, Photosynthèse, Carotenoids
Abstract

Carotenoids play an essential role in the first steps of photosynthesis. They absorb light and they transfer the resulting excitation energy to the neighboring molecules, guaranteeing the correct order of the photosynthetic events. Additionally, carotenoids are able to protect the photosynthetic apparatus from the oxidative stress occurring in high light condition. Biological functions of carotenoids involving interaction with light, such as photosynthesis, are determined by the electronic properties of the conjugated polyene chain that is characteristic of carotenoid molecules. Understanding how these properties are tuned, is essential for understanding the mechanisms underlying carotenoid functions. Here we show that, by using a combination of different spectroscopic and biochemical approaches, these characteristics can be assessed in different kind of samples having the carotenoid molecules as common denominator. In this thesis four major studied have been performed in order to study how: the absorption properties of the two -carotenes molecules in PSII-RC and those of the two luteins in LHCII are tuned in vivo by their protein binding site, the alteration of the genes involved in the biosynthetic pathway of carotenoids has a pleiotropic effect on the photosynthetic organisms, artificial constructs are able to reproduce the photoprotective mechanism of triplet-triplet energy transfer between chromophores by mimicking the naturally occurring photosynthetic proteins, the structural flexibility of the major light harvesting complex can be probed by modifying its surrounding environment., Les caroténoïdes jouent un rôle essentiel dans les premiers événements photosynthétiques. Ils absorbent la lumière et transfèrent l'énergie résultante en excitation aux molécules voisines, assurant le respect de la succession des étapes photosynthétiques. En plus de l'absorption de la lumière, les caroténoïdes protègent l'appareil photosynthétique du stress photo-oxydatif survenant en condition de lumière intense, évitant les éventuels dommages. Les propriétés électroniques des caroténoïdes sont à la base de leurs mécanismes d'action et dans ce travail de recherche une combinaison de techniques biochimiques et spectroscopiques est utilisée pour examiner plus loin ces mécanismes avec un accent mis sur le rôle photoprotecteur joué par des caroténoïdes. Les d'échantillons analysés représentent différent niveaux d'organisation des protéines collectrices de lumière contenants ces pigments. Dans cette thèse quatre études principaux ont étés réalisés pour comprendre comment: les propriétés d'absorption des caroténoïdes lutéine et -carotène près les plantes peuvent être réglées in vivo par le site de liaison à leur protéines, le majeur complexe de capture de la lumière (LHCII) et le photosystème II (PSII) respectivement; l'altération des gènes de la voie biosynthétique des caroténoïdes peut indirectement provoquer une altération du transport d'électrons dans l'organisme photosynthétique; des molécules artificielles sont capable d'imiter le mécanisme photoprotecteur de transfert d'énergie entre les états de triplet des chromophores en mimant les protéines de l'apparat photosynthétique; la flexibilité structurelle de l'LHCII peut être explorée en modifiant son environnement.

Published
2014

15. The Sm-like RNA chaperone Hfq mediates transcription antitermination at Rho-dependent terminators

Author

Rabhi, Makhlouf, Espéli, Olivier, Schwartz, Annie, Cayrol, Bastien, Rahmouni, a Rachid, Arluison, Véronique, Boudvillain, Marc, Centre de biophysique moléculaire (CBM), Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), Centre de biophysique moléculaire ( CBM ), Université d'Orléans ( UO ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
MESH : Escherichia coli, MESH : Molecular Sequence Data, Transcription, Genetic, MESH : Transcription Factors, MESH: Peptide Elongation Factors, Molecular Sequence Data, Electrophoretic Mobility Shift Assay, MESH: Terminator Regions, Genetic, MESH: Escherichia coli Proteins, MESH: Host Factor 1 Protein, Host Factor 1 Protein, MESH: Base Sequence, Article, Escherichia coli, MESH: Adenosine Triphosphatases, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, MESH : Peptide Elongation Factors, [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Adenosine Triphosphatases, Terminator Regions, Genetic, MESH: Gene Expression Regulation, Bacterial, MESH: Molecular Sequence Data, Base Sequence, MESH : Adenosine Triphosphatases, MESH : Terminator Regions, Genetic, MESH: RNA Helicases, MESH: Escherichia coli, Escherichia coli Proteins, MESH : Escherichia coli Proteins, MESH: Transcription, Genetic, MESH : Host Factor 1 Protein, MESH : Molecular Chaperones, MESH : Transcription, Genetic, Gene Expression Regulation, Bacterial, MESH: Transcription Factors, MESH : RNA, Bacterial, Peptide Elongation Factors, MESH : RNA Helicases, RNA, Bacterial, MESH : Electrophoretic Mobility Shift Assay, MESH: Electrophoretic Mobility Shift Assay, MESH : Base Sequence, MESH: Molecular Chaperones, MESH: RNA, Bacterial, RNA Helicases, Molecular Chaperones, Transcription Factors, MESH : Gene Expression Regulation, Bacterial
Abstract

International audience; In Escherichia coli, the essential motor protein Rho promotes transcription termination in a tightly controlled manner that is not fully understood. Here, we show that the general post-transcriptional regulatory protein Hfq associates with Rho to regulate Rho function. The Hfq:Rho complex can be further stabilized by RNA bridging both factors in a configuration that inhibits the ATP hydrolysis and duplex unwinding activities of Rho and that mediates transcription antitermination at Rho-dependent terminators in vitro and in vivo. Antitermination at a prototypical terminator (λtR1) requires Hfq binding to an A/U-rich transcript region directly upstream from the terminator. Antitermination is modulated by trans-acting factors (NusG or nucleic acid competitors) that affect Hfq association with Rho or RNA. These data unveil a new Hfq function and a novel transcription regulatory mechanism with potentially important implications for bacterial RNA metabolism, gene silencing, and pathogenicity.

Published
2011

16. Conformational transition of DNA bound to Hfq probed by infrared spectroscopy

Author

Jose Teixeira, Christophe Lavelle, Véronique Arluison, Vania Calandrini, Frédéric Geinguenaud, Jean Liquier, Claudine Mayer, Chimie, Structures et Propriétés de Biomatériaux et d'Agents Thérapeutiques (CSPBAT), Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physicochimie biomoléculaire et cellulaire (LPBC), Université Paris 13 (UP13)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de biophysique moléculaire (CBM), Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), 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), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S 872)), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biochimie Structurale, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Régulation et dynamique des génomes, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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 de physicochimie biomoléculaire et cellulaire ( LPBC ), Université Paris 13 ( UP13 ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre de biophysique moléculaire ( CBM ), Université d'Orléans ( UO ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Synchrotron SOLEIL ( SSOLEIL ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Léon Brillouin ( LLB - UMR 12 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Saclay, Centre de Recherche des Cordeliers ( CRC (UMR_S 872) ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris 13 (UP13)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris]

Subjects
MESH : DNA, MESH : Nucleic Acid Conformation, General Physics and Astronomy, MESH: Escherichia coli Proteins, MESH: Host Factor 1 Protein, MESH : Spectroscopy, Fourier Transform Infrared, MESH: Protein Structure, Tertiary, chemistry.chemical_compound, RNA-POLYMERASE, RAMAN, Deoxyadenosine, RNA polymerase, Spectroscopy, Fourier Transform Infrared, MESH : Neutron Diffraction, ABSORPTION, 0303 health sciences, MESH : Escherichia coli Proteins, Escherichia coli Proteins, ESCHERICHIA-COLI HFQ, 030302 biochemistry & molecular biology, MESH: DNA, MESH : Protein Binding, MESH: Neutron Diffraction, Antisense RNA, Neutron Diffraction, MESH: Nucleic Acid Conformation, Biochemistry, MESH : Protein Structure, Tertiary, Protein Binding, SM-LIKE PROTEIN, Infrared spectroscopy, Host Factor 1 Protein, ANTISENSE RNA, MESH: Spectroscopy, Fourier Transform Infrared, 03 medical and health sciences, MESH: Protein Binding, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Physical and Theoretical Chemistry, [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, 030304 developmental biology, C-TERMINAL DOMAIN, C-terminus, MESH : Host Factor 1 Protein, Promoter, DNA, Protein Structure, Tertiary, chemistry, FTIR, Duplex (building), Biophysics, Nucleic Acid Conformation, BANDS, SHOW
Abstract

International audience; Hfq is a bacterial protein involved in RNA metabolism. Besides this, Hfq's role in DNA restructuring has also been suggested. Since this mechanism remains unclear, we examined the DNA conformation upon Hfq binding by combining vibrational spectroscopy and neutron scattering. Our analysis reveals that Hfq, which preferentially interacts with deoxyadenosine rich sequences, induces partial opening of dA-dT sequences accompanied by sugar repuckering of the dA strand and hence results in a heteronomous A/B duplex. Sugar repuckering is probably correlated with a global dehydration of the complex. By taking into account Hfq's preferential binding to A-tracts, which are commonly found in promoters, potential biological implications of Hfq binding to DNA are discussed.

Published
2011

17. Measurement of Long-Range Interatomic Distances by Solid-State Tritium-NMR Spectroscopy

Author

Bruno Robert, Francine Brunet, Myriam Roy, Sylvie Rimsky, Dimitrios Sakellariou, Patrick Berthault, Thibault Charpentier, Bernard Rousseau, Florence Pillon, Olivier Lafon, Alexander K. L. Yuen, Jean-Christophe Cintrat, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay ( ICMMO ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) ( LSDRM ), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) ( NIMBE UMR 3685 ), 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-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, Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée ( LBPA ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Service de Chimie Bio-Organique et de Marquage ( SCBM ), Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), 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-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), ANR : MASTRIT,MASTRIT, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM), 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 Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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 de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Chimie Bio-Organique et de Marquage (SCBM), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-05-BLAN-0203,MASTRIT,Long range distance measurement by solid state tritium NMR. Observing the structure and dynamics of biological complex systems at work(2005), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), 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), and 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)

Subjects
Magnetic Resonance Spectroscopy, 010405 organic chemistry, Carbon-13 NMR satellite, Chemistry, Gyromagnetic ratio, Analytical chemistry, Resonance, General Chemistry, Nuclear magnetic resonance spectroscopy, Carbon-13 NMR, 010402 general chemistry, Tritium, 01 natural sciences, Biochemistry, Catalysis, NMR, 0104 chemical sciences, Amorphous solid, Colloid and Surface Chemistry, Chemical physics, [ CHIM.OTHE ] Chemical Sciences/Other, Molecule, Transverse relaxation-optimized spectroscopy, [CHIM.OTHE]Chemical Sciences/Other, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

For the structural determination of a ligand bound to an amorphous macromolecular system, solid-state NMR can be used to provide interatomic distances. It is shown here that selective labeling in discrete locations with tritium enables accurate measurement of long-range distances owing to the high gyromagnetic ratio of this nucleus, without structural modification of the molecule. This approach gives access to the largest NMR distance ever measured between two nuclei (14.4 A). (3)H MAS NMR appears to be a promising tool for structural applications in the biological and material sciences.

Published
2010

18. The H-NS dimerization domain defines a new fold contributing to DNA recognition

Author

Vanessa Bloch, Marie Thérèse Augé, Bruno Robert, Stefan T. Arold, Yinshan Yang, Sylvie Rimsky, Emmanuel Margeat, Alain Chavanieu, Michel Kochoyan, Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] ( CBS ), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée ( LBPA ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] (CBS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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 de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Models, Molecular, Protein Folding, Magnetic Resonance Spectroscopy, MESH : Molecular Sequence Data, Protein Conformation, MESH : DNA, MESH: Amino Acid Sequence, MESH: Protein Structure, Tertiary, chemistry.chemical_compound, MESH: Protein Conformation, Structural Biology, MESH : Bacterial Proteins, MESH: Peptide Fragments, MESH: Bacterial Proteins, Conserved Sequence, MESH : Protein Conformation, 0303 health sciences, MESH: Conserved Sequence, MESH : Amino Acid Sequence, MESH: DNA, DNA-Binding Proteins, Biochemistry, MESH : Dimerization, MESH : DNA-Binding Proteins, MESH : Mutation, Dimerization, MESH : Protein Structure, Tertiary, MESH: Models, Molecular, Binding domain, MESH : Protein Folding, MESH: Mutation, HMG-box, MESH : Models, Molecular, MESH: Protein Folding, Molecular Sequence Data, Fluorescence Polarization, Computational biology, Biology, DNA-binding protein, 03 medical and health sciences, Bacterial Proteins, MESH : Conserved Sequence, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Amino Acid Sequence, B3 domain, Molecular Biology, Gene, [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, 030304 developmental biology, MESH: Fluorescence Polarization, MESH: Molecular Sequence Data, MESH: Magnetic Resonance Spectroscopy, 030306 microbiology, Circular bacterial chromosome, MESH : Peptide Fragments, DNA, Peptide Fragments, Protein Structure, Tertiary, MESH: Dimerization, Heteronuclear molecule, chemistry, Mutation, MESH : Fluorescence Polarization, MESH : Magnetic Resonance Spectroscopy, MESH: DNA-Binding Proteins
Abstract

International audience; H-NS, a protein found in Gram-negative bacteria, is involved in structuring the bacterial chromosome and acts as a global regulator for the expression of a wide variety of genes. These functions are correlated with both its DNA-binding and oligomerization properties. We have identified the minimal dimerization domain of H-NS, a 46 amino acid-long N-terminal fragment, and determined its structure using heteronuclear NMR spectroscopy. The highly intertwined structure of the dimer, reminiscent of a handshake, defines a new structural fold, which may offer a possibility for discriminating prokaryotic from eukaryotic proteins in drug design. Using mutational analysis, we also show that this N-terminal domain actively contributes to DNA binding, conversely to the current paradigm. Together, our data allows us to propose a model for the action of full length H-NS.

Published
2003

19. The degree of oligomerization of the H-NS nucleoid structuring protein is related to specific binding to DNA

Author

Roy Williams, Sylvie Rimsky, Emeline Bouffartigues, Bruno Robert, Véronique Arluison, Henri Buc, Cyril Badaut, Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée ( LBPA ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Physicochimie des Macromolecules Biologiques, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan), Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Bioénergétique Membranaire et Stress (LBMS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), 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)-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), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
MESH: Amino Acid Transport Systems, Amino Acid Transport Systems, MESH : DNA, Mutant, MESH : Amino Acid Transport Systems, Electrophoretic Mobility Shift Assay, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, Transcription (biology), MESH : Bacterial Proteins, Promoter Regions, Genetic, MESH: Bacterial Proteins, MESH : Temperature, Coiled coil, 0303 health sciences, MESH: DNA, Temperature, MESH: Temperature, DNA-Binding Proteins, MESH: Promoter Regions (Genetics), Cross-Linking Reagents, MESH : Dimerization, MESH : Electrophoretic Mobility Shift Assay, MESH : Deoxyribonuclease I, MESH : DNA-Binding Proteins, Dimerization, MESH : Cross-Linking Reagents, H-NS, MESH: Cross-Linking Reagents, Biology, MESH : Ultracentrifugation, bacterial chromatine, 03 medical and health sciences, Bacterial Proteins, Nucleoid, Deoxyribonuclease I, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Molecular Biology, [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, 030304 developmental biology, 030306 microbiology, DNase-I Footprinting, MESH: Ultracentrifugation, Promoter, Cell Biology, DNA, MESH: Deoxyribonuclease I, MESH : Promoter Regions (Genetics), Nucleoprotein, Crystallography, chemistry, MESH: Dimerization, MESH: Electrophoretic Mobility Shift Assay, Biophysics, Ultracentrifugation, MESH: DNA-Binding Proteins
Abstract

International audience; At several E. coli promoters, initiation of transcription is repressed by a tight nucleoprotein complex formed by the assembly of the H-NS protein. In order to characterize the relationship between the structure of H-NS oligomers in solution and on relevant DNA fragments, we have compared wild-type H-NS and several transdominant H-NS mutants using gel shift assays, DNase I footprinting, analytical ultracentrifugation, and reactivity toward a cross-linking reagent. In solution, oligomerization occurs through two protein interfaces, one necessary to construct a dimeric core (and involving residues 1-64) and the other required for subsequent assembly of these dimers. We show that, as well as region 64-95, residues present in the NH(2)-terminal coiled coil domain also participate in this second interface. Our results support the view that the same interacting interfaces are also involved on the DNA. We propose that the dimeric core recognizes specific motifs, with the second interface being critical for their correct head to tail assembly. The COOH-terminal domain of the protein contains the DNA binding motif essential for the discrimination of this specific functional assembly over competitive nonspecific H-NS polymers.

Published
2002

20. Echinenone vibrational properties: From solvents to the orange carotenoid protein

Author

Riccardo Spezia, Bruno Robert, Maria Manuela Mendes Pinto, Diana Kirilovsky, Elizabeth Kish, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Mécanismes régulateurs chez les organismes photosynthétiques ( MROP ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-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-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement ( LAMBE - UMR 8587 ), 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 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioénergétique, Métalloprotéines et Stress ( LBMS ), ANR-10-INSB-05-01,FRISBI,French Infrastructure for Integrated Structural Biology, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE - UMR 8587), 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)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-INBS-05-01/10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), and 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)

Subjects
Resonance Raman spectroscopy, Biophysics, Orange carotenoid protein (OCP), Conjugated system, 010402 general chemistry, Photochemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, 03 medical and health sciences, symbols.namesake, chemistry.chemical_compound, 030304 developmental biology, Carotenoid, 0303 health sciences, Orange carotenoid protein, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Chemistry, Photoprotection, Cell Biology, Chromophore, 0104 chemical sciences, Echinenone, Raman spectroscopy, symbols, Density functional theory, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph]
Abstract

International audience; Orange carotenoid protein (OCP) is a cyanobacterial photoactive protein which binds echinenone as a chromophore; it is involved in photoprotection of these photosynthetic organisms against intense illumination. In its resting state, OCP appears orange (OCPo), and turns into a red form (OCPr) when exposed to blue-green light. Here we have combined resonance Raman spectroscopy and molecular modeling to investigate the mechanisms underlying the electronic absorption properties of the different forms of OCP. Our results show that there are at least two carotenoid configurations in the OCPo, suggesting that it is quite flexible, and that the OCPo to OCPr transition must involve an increase of the apparent conjugation length of the bound echinenone. Resonance Raman indicates that this chromophore must be in an all-trans configuration in OCPo. Density functional theory (DFT) calculations, in agreement with the Raman spectra of both OCP forms, show that the OCPo to OCPr transition must involve either an echinenone s-cis to s-trans isomerization which would affect the position of its conjugated end-chain rings, or a bending of the echinenone rings which would bring them from out of the plane of the CC conjugated plane in the OCPo form into the CC plane in the OCPr form.

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