La spectroscopie de fluorescence pour détecter les changements de conformation en canaux unitaires

Les canaux potassiques prennent part a un grand nombre de processus physiologiques de l’organisme humain et constituent ainsi une cible importante pour les medicaments. Une bonne connaissance de la structure et des mecanismes moleculaires de ces proteines permet de mieux comprendre les maladies causees par une mutation de leurs genes (par exemple le syndrome du « long QT », l’ataxie episodique ou l’epilepsie) et de concevoir des medicaments plus efficaces et specifiques pour traiter ces maladies. Les canaux potassiques sont des proteines membranaires formees de quatre sous-unites generalement identiques et pouvant ceder le passage aux ions K+ a travers la membrane cellulaire en reponse a un stimulus precis, le voltage, le pH ou un ligand specifique (Figure 1A). Les canaux potassiques sensibles au voltage sont responsables entre autres de la signalisation electrique du systeme nerveux central. Ces canaux sont etudies intensivement a l’echelle moleculaire afin de mieux comprendre les effets de leurs conformations sur leurs fonctions. De nombreuses etudes tendent a demontrer que les quatre sous-unites qui forment le pore s’ouvriraient simultanement, donc de facon cooperative [1, 2] (Figure 1B). Le pore etant cependant relie a des regions du canal sensibles au potentiel electrique, il reste a determiner si le pore meme, independamment de tout autre structure qui lui serait liee, peut agir de maniere cooperative. Afin d’etudier la question en l’absence des regions exterieures du pore, nous avons examine le canal potassique bacterien KcsA [3] (Figure 1A), dont la structure minimale ne comporte que la region du pore et dont l’ouverture est modulee par le pH. Vu le haut degre de similitude de la structure tridimensionnelle du pore des canaux potassiques procaryotes et eucaryotes, ce canal ionique est souvent utilise comme proteine modele dans l’etude du passage des ions K+. Chacune des quatre sous-unites de KcsA est composee de deux helices transmembranaires formant le pore ou la voie de passage des ions K+. Le canal s’ouvre lorsqu’il y a elargissement de la voie de passage des ions dans la region du helical bundle crossing (Figure 1A) du cote intracellulaire de la proteine. Notre etude vise donc a mieux comprendre la coordination de l’ouverture des sous-unites dans la region intracellulaire.

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