2017-2018 ANNEE UNIVERSITAIRE - PROGRAMME - Institut Pasteur
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Cours Pasteur
COURS DE BIOCHIMIE DES PROTEINES
Explorer et comprendre les mécanismes moléculaires
du vivant
PROGRAMME
A NNEE UNIVERSITAIRE
2017-2018COURS DE BIOCHIMIE DES PROTEINES
LIEU : CENTRE D’ENSEIGNEMENT DE L’INSTITUT PASTEUR
PAVILLON LOUIS MARTIN (BATIMENT 09 - COTE : 28, RUE DU DR. ROUX 75724 PARIS CEDEX 15)
CONFERENCES : SALLE 2
TRAVAUX PRATIQUES : SALLE DE TP DU 2ème ETAGE
DIRECTEURS DU COURS
Jean-Michel BETTON Nicolas WOLFF
Unité de Microbiologie Structurale Unité Récepteurs-Canaux
Institut Pasteur Institut Pasteur
Tel 01 45 68 89 59 Tel 01 45 68 88 72
E-mail jean-michel.betton@pasteur.fr E-mail nicolas.wolff@pasteur.fr
Thierry ROSE
Groupe Réseaux & Signalisation
Centre d’Innovation et Recherche Technologique
Institut Pasteur
TEL 01 45 68 85 99
E-MAIL rose@pasteur.fr
CHEF DE TRAVAUX
Célia CAILLET-SAGUY
Unité Récepteurs-Canaux
Institut Pasteur
TEL 01 44 38 91 81
E-MAIL celia.caillet-saguy@pasteur.fr
TECHNICIENNE
Corinne FAYOLLE
Centre d’Enseignement
Institut Pasteur
TEL 01 40 61 38 55
E-MAIL corinne.fayolle@pasteur.fr
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018« DU GENE A LA STRUCTURE-FONCTION DES PROTEINES »
La biochimie des protéines est une discipline sans cesse dynamisée par l’émergence de
nouvelles technologies à la convergence de la chimie, la biophysique, la biologie moléculaire
et la biologie cellulaire. Elle regroupe les méthodes d’étude des relations entre la structure et
la ou les fonctions des protéines isolées in vitro ou dans leurs contextes biologiques ou
intermédiaires. Elle contribue à la compréhension des mécanismes moléculaires du vivant
comme la reconnaissance et l’assemblage moléculaire, la catalyse enzymatique et le
transport.
Ce cours a vocation à former les élèves aux stratégies de production et d’études quantitatives
structurales et fonctionnelles des protéines afin de qualifier les relations entre leur structure
(composition, architecture, conformation, topologie) et leur fonction (localisation,
recrutement, activité). Le but pédagogique est de préparer les élèves à leur autonomie dans la
préparation et l’évaluation de la qualité des échantillons de protéines dans leurs laboratoires
pour un dialogue et une collaboration avec des experts de la caractérisation fine, structurale
ou fonctionnelle.
L’équipe d’enseignants-chercheurs encadrant ce cours a choisi d’illustrer différentes
méthodes et techniques classiques ou émergentes de biochimie, de biophysique et de
bioinformatique à l’état de l’art, sous la forme de cours théoriques et de travaux pratiques en
prenant pour objet d’étude des protéines humaines de la signalisation neuronale. La kinase
MAST2 et la phosphatase PTPN4 sont impliquées respectivement dans la régulation de la
survie et de la mort des neurones, essentielle dans l’organisation, le maintien et le
fonctionnement des tissus nerveux. Ces grosses protéines contiennent chacune un domaine
canonique d’interaction protéine-protéine essentiel à leur activité. Les élèves produiront le
domaine issu de ces deux protéines et étudieront leurs caractères structuraux et fonctionnels
tout au long du cours, au travers des différents modules d’enseignement.
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018Ce cours est articulé en 4 modules ;
M1 : Méthodes de production et de purification des protéines
o Clonage, expression cellulaire et acellulaire, immuno-détection,
dénaturation/renaturation, chromatographies d’affinité et d’exclusion
o
M2 : Méthodes biophysiques de caractérisation structurale
o Sédimentation, chromatographie d’exclusion, diffusion, spectrométrie de masse,
thermophorèse, fluorescence, dichroïsme circulaire, diffusion des rayons X,
résonance magnétique nucléaire, microcalorimétrie, corrélation des fluctuations de
fluorescence
o
M3 : Méthodes biochimiques de caractérisation fonctionnelle
o Cinétique enzymatique, interactions dynamiques par résonance plasmonique de
surface, activité dans la cellule par imagerie par imagerie, dosage sur puces
microfluidiques
o
M4 : Méthodes bioinformatiques d’analyse des relations entre structure et fonction
o Recherche et alignement de séquences, visualisation et comparaison de structures,
construction de modèles moléculaires, analyse des variations orthologues et
mutations et lien avec les altérations d’activité, recherche et identification de cibles
Les cours théoriques assureront à tous les participants la maitrise des bases nécessaires à la
compréhension de ces méthodes, et les travaux pratiques en donneront les clés
opérationnelles. Trois épreuves écrites d’examen (M1, M2, M3+M4) évalueront à chaque fin
de module les connaissances et la compréhension des enseignements proposés.
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018CALENDRIER DE LA SEMAINE N°1 - DU LUNDI 08.01 AU VENDREDI 12.01.2018
Lundi 8/1 Mardi 9/1 Mercredi 10/1 Jeudi 11/1 Vendredi 12/1
M4: Prédiction de
TP-M1 : l'organisation, de
9h M1: Clonage et TP-M1
Accueil des Restriction la structure et de
expression Synthèse acellulaire
étudiants (J.-M. Betton) la conformation
(J.-M. Betton) (J.-M. Betton)
d'une protéine
(T.Rose)
Présentation
M1: Production
générale du cours M1: Purification TP-M4: Prédiction
10 h TP-M1 : dans des
et du système des protéines localisation et
PCR systèmes
biologique support (C.Caillet) fonction
(J.-M. Betton) acellulaires
des TD et TP (T.Rose)
(J.-M. Betton)
(N.Wolff)
M1: Production TP-M4: Prédiction
TP-M1 :
M1: Biosynthèse M1: Purification dans des structures
11 h Analyse sur gel
des protéines des protéines systèmes secondaires
d’agarose
(J.-M. Betton) (C.Caillet) acellulaires (T.Rose)
(J.-M. Betton)
(J.-M. Betton)
TP-M1 : TP-M1 :
M1: Biosynthèse M1: Clonage et
Séparation des Séparation SDS- TP-M4: Prédiction
12 h des protéines expression
fragments d’ADN PAGE structures tertiaires
(J.-M. Betton) (J.-M. Betton)
(J.-M. Betton) (J.-M. Betton) (T.Rose)
13 h
M2: Structure et TP-M1 : TP-M1 TP-M1 :
TP-M4: Relations
repliement des Analyse sur gel Séparation des Transfert sur
14 h structure-fonction /
protéines d’agarose fragments d’ADN membrane
PyMOL (T.Rose)
(L. Sauguet) (J.-M. Betton) (J.-M. Betton) (J.-M. Betton)
M2: Structure et TP-M1 : TP-M1
TP-M1 : TP-M4: Relations
15 h repliement des Purification des Purification des
Immunodétection structure-fonction /
protéines fragments d’ADN fragments d’ADN
(J.-M. Betton) PyMOL (T.Rose)
(L. Sauguet) (J.-M. Betton) (J.-M. Betton)
TP-M4 : Recherche TP-M4 :
TP-M1 TP-M1 : TP-M4: Relations
dans les bases de Introduction à
16 h Ligature Transformation structure-fonction /
données PyMOL (T.Rose)
(J.-M. Betton) (J.-M. Betton) PyMOL (T.Rose)
(T.Rose)
TP-M1 :
TP-M4 : M1: Production TP-M1 :
TP-M4 : Recherche Analyse de la
17 h Introduction à dans des Analyse de la
dans les bases de transformation et
PyMOL systèmes production
données repiquage des
(T.Rose) acellulaires acellulaire
(T.Rose) clones
(J.-M. Betton) (J.-M. Betton)
(J.-M. Betton)
Cours M1 : Biosynthèse et purification TP M1
M2 : Caractérisation structurale M2
M3 : Caractérisation fonctionnelle M3
M4 : Relations structure-fonction M4
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018CALENDRIER DE LA SEMAINE N°2 - DU LUNDI 15.01 AU VENDREDI 19.01.2018
Lundi 15/1 Mardi 16/1 Mercredi 17/1 Jeudi 18/1 Vendredi 19/1
TP-M1 : M2: M2:
TP-M1 : TP-M1 :
Analyse des clones Chromatographie Spectroscopie
9h Production Lyse cellulaire
par restriction d'exclusion UV/Fluo
(J-M.Betton) (J-M.Betton)
(J-M.Betton) (C.Caillet) (Y.Gaudin)
TP-M1 : TP-M4: Software TP-M2: M2:
TP-M1 :
Purification de l’ADN d'analyse et de Chromatographie Spectroscopie
10 h Clarification
plasmidique représentations de d'exclusion UV/Fluo
(J-M.Betton)
(J-M.Betton) données. (T.Rose) (J-P.Boursier) (Y.Gaudin)
TP-M1 : TP-M4: Software TP-M2:
TP-M1 : M2:
Restriction d'analyse et de Chromatographie
11 h Chromatographie Microcalorimétrie
(J-M.Betton) représentations de d'exclusion
(J-M.Betton) (E.Ennifar)
données. (T.Rose) (J-P.Boursier)
TP-M1 : TP-M4: Software TP-M2:
TP-M1 : M2:
Restriction d'analyse et de Chromatographie
12 h Chromatographie Microcalorimétrie
(J-M.Betton) représentations de d'exclusion
(J-M.Betton) (E.Ennifar)
données. (T.Rose) (J-P.Boursier)
13 h
M3: Modifications M2: Contrôle TP-M2: Analyse
M4: Nombres,
post- TP-M1 : Qualité de Contrôle qualité,
14 h Dimensions et
traductionnelles Chromatographie protéines Vitesse
Unités
des protéines (J-M.Betton) purifiées sédimentation
(T.Rose)
(F-X.Theillet) (B.Raynal) (B.Raynal)
M2: Equilibre
M3: Modifications TP-M1 : M2: Vitesse
TP-M1 : sédimentation,
15 h chimiques des Analyse sur gel sédimentation,
Analyse sur gel SLS,
protéines, SDS-PAGE DLS
(J-M.Betton) viscosimétrie
(M.Hollenstein) (JM.Betton) (B.Raynal)
(B.Raynal)
TP-M2: Contrôle
TP-M1 : TP-M2: SLS
TP-M1 : TP-M1 : qualité (S Brule) /
16 h Analyse sur gel (B.Raynal) /
Analyse sur gel Induction Vitesse
SDS-PAGE (J- viscosimétrie (S
(J-M.Betton) (J-M.Betton) sédimentation
M.Betton) Brulé) (B.Raynal)
(B.Raynal)
TP-M2: Contrôle
TP-M1 : TP-M1 : TP-M2: SLS
TP-M1 : qualité (S Brule) /
17 h Inoculation des Collecte des (B.Raynal) /
Bilan Vitesse
milieux cellules viscosimétrie (S
(J-M.Betton) sédimentation
(J-M.Betton) (J-M.Betton) Brulé) (B.Raynal)
(B.Raynal)
Cours M1 : Biosynthèse et purification TP M1
M2 : Caractérisation structurale M2
M3 : Caractérisation fonctionnelle M3
M4 : Relations structure-fonction M4
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018CALENDRIER DE LA SEMAINE N°3 - DU LUNDI 22.01 AU VENDREDI 26.01.2018
Lundi 22/1 Mardi 23/1 Mercredi 24/1 Jeudi 25/1 Vendredi 26/1
M2: Cristallogenèse TP-M3:
M1: Examen M2/M3:
et structures M2: RMN Enzymologie,
9h (Biosynthèse et Spectrométrie de
cristallines (N. Wolff) cinétique de PTPN4
purification) masse (J.Vinh)
(A.Haouz ) (C.Caillet)
M2: Cristallogenèse TP-M3:
M1: Examen M2/M3:
et structures M2: RMN Enzymologie,
10 h (Biosynthèse et Spectrométrie de
cristallines (N. Wolff) cinétique de PTPN4
purification) masse (J.Vinh)
(A.Haouz ) (C.Caillet)
TP-M3:
M2: Microscopie M2 :
Présentation TP-M2 M3: Protéomique Enzymologie,
11 h électronique Thermophérèse
(N.Wolff) (M.Matondo) cinétique de PTPN4
(D.Levy/C.Rapisarda) (P.Soule)
(C.Caillet)
TP-M2: Micro- TP-M3:
M2: Microscopie
Présentation TP-M2 M3: Protéomique Scale Enzymologie,
12 h électronique
(N.Wolff) (M.Matondo) Thermopheresis cinétique de PTPN4
(D.Levy/C.Rapisarda)
(P.Soule) (C.Caillet)
13 h
TP-M3: TP-M3:
TP-M2: Analyse SLS, M3: Dynamique
M2: SAXS Spectrométrie de Enzymologie,
14 h viscosimétrie des interactions
(A.Thureau) masse cinétique de PTPN4
(B.Raynal) (P.England)
(M.Matondo) (C.Caillet)
TP-M3: TP-M3:
TP-M2: Analyse SLS, M3: Dynamique
15 h TP-M2: SAXS Spectrométrie de Enzymologie,
viscosimétrie des interactions
(A.Thureau) masse cinétique de PTPN4
(B.Raynal) (P.England)
(M.Matondo) (C.Caillet)
TP-M2: Multiple data TP-M3: TD-M3: TP-M3:
16 h TP-M2: SAXS integration Spectrométrie de Dynamique des Enzymologie,
(A.Thureau) Modelisation masse interactions cinétique de PTPN4
(B.Raynal) (M.Matondo) (P.England) (C.Caillet)
TP-M3: TD-M3: TP-M3:
17 h TP-M2: SAXS TP-M2: Bilan Spectrométrie de Dynamique des Enzymologie,
(A.Thureau) (B.Raynal) masse interactions cinétique de PTPN4
(M.Matondo) (P.England) (C.Caillet)
Cours M1 : Biosynthèse et purification TP M1
M2 : Caractérisation structurale M2
M3 : Caractérisation fonctionnelle M3
M4 : Relations structure-fonction M4
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018CALENDRIER DE LA SEMAINE N°4 - DU LUNDI 29.01 AU VENDREDI 02.02.2018
Lundi 29/1 Mardi 30/1 Mercredi 31/1 Jeudi 1/2 Vendredi 2/2
TP-M2: Présentation TP-M2: 2 MST/1 TP-M2: 4 MST/3
M3: TP-M2: RMN
des techniques microcal+CD/4 Fluo/3BLI microcal+CD/2 Fluo/1
9h Enzymologie (C.Caillet,
d’analyse structurale (Baron/Hoos/Caillet/ BLI (Baron/Hoos/
(A. Chaffotte) F.Cordier)
(N.Wolff) Brulé/England) Caillet/Brulé/England)
TP-M2: Présentation TP-M2: 2 MST/1 TP-M2: 4 MST/3
M3: TP-M2: RMN
des techniques microcal+CD/4 Fluo/3BLI microcal+CD/2 Fluo/1
10 h Enzymologie (C.Caillet,
d’analyse structurale (Baron/Hoos/Caillet/ BLI (Baron/Hoos/
(A. Chaffotte) F.Cordier)
(N.Wolff) Brulé/England) Caillet/Brulé/England)
TP-M2: 2 MST/1 TP-M2: 4 MST/3
TP-M2: Préparation TP-M2: RMN TP-M2: RMN
microcal+CD/4 Fluo/3BLI microcal+CD/2 Fluo/1
11 h des solutions et (C.Caillet, (C.Caillet,
(Baron/Hoos/Caillet/ BLI (Baron/Hoos/
échantillons F.Cordier) F.Cordier)
Brulé/England) Caillet/Brulé/England)
TP-M2: 2 MST/1 TP-M2: 4 MST/3
TP-M2: Préparation TP-M2: RMN TP-M2: RMN
microcal+CD/4 Fluo/3BLI microcal+CD/2 Fluo/1
12 h des solutions et (C.Caillet, (C.Caillet,
(Baron/Hoos/Caillet/ BLI (Baron/Hoos/
échantillons F.Cordier) F.Cordier)
Brulé/England) Caillet/Brulé/England)
13 h
TP-M2: Rotation de 4
groupes sur 4 ateliers:
14 h TP-M2: 3 MST/4
Groupe 1 MST / TP-M2: Analyse et
microcal+CD/1 Fluo/2 TP-M2: RMN TP-M2: RMN
Groupe 2 synthèse des résultats
BLI (C.Caillet, (C.Caillet,
Microcalorimétrie+CD des 4 ateliers
(Baron/Hoos/Caillet/ F.Cordier) F.Cordier)
/ Groupe 3 (C.Caillet, N.Wolff)
Brulé/England)
Fluorescence /
Groupe 4 BLI
TP-M2: 1 MST/2 TP-M2: 3 MST/4
TP-M2: Analyse et
microcal+CD/3 Fluo/4 microcal+CD/1 Fluo/2 TP-M2: RMN TP-M2: RMN
15 h synthèse des résultats
BLI BLI (C.Caillet, (C.Caillet,
des 4 ateliers
(Baron/Hoos/Caillet/ (Baron/Hoos/Caillet/ F.Cordier) F.Cordier)
(C.Caillet, N.Wolff)
Brulé/England) Brulé/England)
TP-M2: 1 MST/2 TP-M2: 3 MST/4
TP-M2: Analyse et
microcal+CD/3 Fluo/4 microcal+CD/1 Fluo/2 TP-M2: RMN TP-M2: RMN
16 h synthèse des résultats
BLI BLI (C.Caillet, (C.Caillet,
des 4 ateliers
(Baron/Hoos/Caillet/ (Baron/Hoos/Caillet/ F.Cordier) F.Cordier)
(C.Caillet, N.Wolff)
Brulé/England) Brulé/England)
TP-M2: 1 MST/2 TP-M2: 3 MST/4
TP-M2: Analyse et TP-M2: Bilan
microcal+CD/3 Fluo/4 microcal+CD/1 Fluo/2 TP-M2: RMN
17 h synthèse des résultats (caractérisati
BLI BLI (C.Caillet,
des 4 ateliers on
(Baron/Hoos/Caillet/ (Baron/Hoos/Caillet/ F.Cordier)
(C.Caillet, N.Wolff) structurale)
Brulé/England) Brulé/England)
Cours M1 : Biosynthèse et purification TP M1
M2 : Caractérisation structurale M2
M3 : Caractérisation fonctionnelle M3
M4 : Relations structure-fonction M4
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018CALENDRIER DE LA SEMAINE N°5 - DU LUNDI 05.02 AU VENDREDI 9.02.2018
Lundi 5/2 Mardi 6/2 Mercredi 7/2 Jeudi 8/2 Vendredi 9/2
M3:
M3: Biochimie M3/M4: Examen
Miniaturisation
9h M4: Interactions intégrative: (enzymologie /
M2: Examen des procédés
protéines-protéines imagerie caractérisation
(caractérisation d'analyses
et protéines-ligands quantitative dans fonctionnelle,
structurale) fonctionnelles:
(T.Rose) des cellules relation structure-
Lab-on-chip
vivantes (T.Rose) fonction, bioinfo)
(T.Rose)
TP-M3:
Caratérisation TP-M3: M3/M4: Examen
10 h
TP-M4: Visualisation d'interactions ou de Conception d'un (enzymologie /
M2: Examen
des interactions fonctions dans des lab-on-chip caractérisation
(caractérisation
protéine-ligand cellules vivantes. (T.Rose, fonctionnelle,
structurale)
(T.Rose) Rotation de 4 S.Goyard, relation structure-
groupes sur 4 P.Bochet) fonction, bioinfo)
ateliers. 1h/chaque
TP-M3: M3/M4: Examen
TP-M3: Atelier 1:
TP-M4: Calcul Conception d'un (enzymologie /
11 h M2: Examen Fluorescence
théorique des lab-on-chip caractérisation
(caractérisation Localisation/interacti
interactions protéine- (T.Rose, fonctionnelle,
structurale) on
ligand (T.Rose) S.Goyard, relation structure-
(J.Fernandes)
P.Bochet) fonction, bioinfo)
TP-M3:
TP-M4: Database TP-M3: Atelier 2:
TP-M4: Prédiction Fabrication d'un
12 h des effets des Bioluminescence
des interactions lab-on-chip par Questionnaire de
mutations sur la Cinétique
protéine-ligand binome (T.Rose, satisfaction
fonction/pathologi enzymatique
(T.Rose) S.Goyard,
e (T.Rose) (T.Rose)
P.Bochet)
13 h Pot
SUITE PAGE SUIVANTE
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018Lundi 5/2 Mardi 6/2 Mercredi 7/2 Jeudi 8/2 Vendredi 9/2
TP-M3:
TP-M4: Prédiction TP-M3: Atelier 3:
TP-M4: Visualisation Fabrication d'un
14 h des effets des FCS
des interactions lab-on-chip par
mutations sur la Vitesse de diffusion Visite du musée
protéines-protéines binome (T.Rose,
conformation cyto/noyau
(T.Rose) S.Goyard,
(T.Rose) (A.Salles)
P.Bochet)
TP-M3: Lab-on-
TP-M3: Atelier 4:
TP-M4: Prédiction chip / analyse
15 h TP-M4: Calcul des Imagerie
des effets des des données
interactions automatisée
mutations sur la acquises
protéines-protéines Vitesse de
conformation (T.Rose,
(T.Rose) translocation
(T.Rose) S.Goyard,
nucléaire (N.Aulner)
P.Bochet)
TP-M4: Prédiction
TP-M4: Prédiction TP-M3: Analyse TP-M3: Bilan
des effets des
16 h des interactions quantitative des caractérisation
mutations sur la
protéines-protéines images fonctionnelle
conformation
(T.Rose) (T.Rose) (T.Rose)
(T.Rose)
TP-M4: Bilan
TP-M3: Analyse
prédictions des TP-M4: Bilan
17 h quantitative des
effets des prédictions des
images et bilan
mutations interactions (T.Rose)
(T.Rose)
(T.Rose)
Cours M1 : Biosynthèse et purification TP M1
M2 : Caractérisation structurale M2
M3 : Caractérisation fonctionnelle M3
M4 : Relations structure-fonction M4
Cours Pasteur Biochimie des protéines 2018EXAMEN
L'EXAMEN FINAL est organisé en 3 épreuves écrites concernant les cours et les
travaux pratiques:
M1 - Clonage, Mutagenèse, Expression et Purification
Date: 22 janvier 2018 9h-11h
Lieu: Salle de cours 2
Modalité : Problème sur feuille
Durée: 1h30
Notation: sur 20
Coefficient : 1
M2 - Caractérisation Structurale
Date: 5 février 2018 9h-11h
Lieu: Salle de cours 2
Modalité : Questions de cours et de compréhension sur feuille
Durée: 2h
Notation: sur 20
Coefficient : 1
M3/M4 - Caractérisation Fonctionnelle et Relations Structure-
Fonction
Date: 9 février 2018 9h-12h
Lieu: Salle de cours 2
Modalité: QCM en ligne
Durée: 3h
Notation: sur 20
Coefficient : 1
La note finale sera calculée à partir de la moyenne des 3 notes
[(M1+M2+M3,4)/3] sur 20.
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