Thèse Développement de la Dnp Sélective Comme Outils de Caractérisation Structurale Avancée de Sites d'Interaction Biomoléculaires H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : CSV- Chimie et Sciences du Vivant Laboratoire de recherche : Modélisation et Exploration des Matériaux Direction de la thèse : Sabine HEDIGER ORCID 0000000154168405 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 L'accès à une information atomique spécifique des sites de liaison biomoléculaires est d'une importance primordiale. Parmi les principales méthodes expérimentales, la RMN en phase solide s'est imposée comme une technique clé pour extraire des détails structuraux précis des ligands (ou médicaments) au sein de complexes biomoléculaires fonctionnels, y compris les protéines membranaires et fibrillaires. Néanmoins, il existe encore un manque de méthodologies RMN capables de localiser les sites de liaison dans les systèmes biomoléculaires et d'en déterminer la structure à l'échelle atomique sans recourir à des stratégies avancées de marquage isotopique non uniforme, nécessaires pour réduire l'encombrement spectral mais limitant considérablement le champ d'investigation.
Cette thèse vise à développer une approche innovante de spectroscopie RMN du solide spécifique permettant de localiser et de déterminer les sites de liaison protéiques. L'approche repose sur l'utilisation de la polarisation nucléaire dynamique (DNP, Dynamic Nuclear Polarization), qui s'est imposée comme une voie prometteuse pour améliorer significativement la sensibilité des expériences de RMN du solide, ainsi que sur une stratégie novatrice introduite ces dernières années dans notre groupe, appelée DNP sélective, qui permet de retrouver une sélectivité spatiale au niveau du site de liaison. Bien que cette méthodologie ait été récemment testée dans notre laboratoire sur plusieurs systèmes, elle ne dispose pas encore d'une stratégie fiable et robuste pour localiser rapidement les acides aminés détectés au sein de la séquence et de la structure de la protéine. Cette étape est cruciale pour transformer la technique prometteuse de DNP sélective en un outil de caractérisation structurale largement applicable. Elle nécessitera des développements à la fois en méthodologie RMN et en algorithmes dédiés pour faciliter l'attribution des spectres de DNP sélective. Ces développements seront ensuite appliqués à l'étude de systèmes biomoléculaires complexes disponibles au sein de l'équipe, y compris dans des applications en cellule.
Addressing site-specific atomic information of biomolecular binding sites is of primary importance. Among the main experimental methods, solid-state NMR has emerged as a key technique for extracting precise structural details of ligands (or drugs) in functional biomolecular complexes, including membrane and fibrillar proteins. Nevertheless, there is still a lack of NMR methodologies capable of locating binding sites in biomolecular systems and determining their structures at the atomic scale without relying on advanced non-uniform isotopic spin-labeling strategies, which are necessary to reduce spectral crowding but considerably limit the scope of investigation. This thesis aims to develop an innovative site-specific solid-state NMR spectroscopy approach to locate and determine protein binding sites. The approach relies on the use of Dynamic Nuclear Polarization, which has emerged as a promising route to significantly enhance the sensitivity of solid-state NMR experiments, as well as on a novel strategy introduced in recent years in our group, termed selective DNP, which enables the recovery of spatial selectivity at the binding site. While this methodology has recently been tested in our laboratory on several systems, it still lacks a reliable and robust strategy for locating the detected amino acids within the protein sequence and structure. This step is crucial to transform the promising selective DNP technique into a broadly applicable structural characterization tool. It will require developments both in NMR methodologies and in dedicated algorithms to assist in the assignment of selective DNP spectra. These developments will then be applied to the study of challenging biomolecular systems available within the team, including in-cell applications.

Master en chimie physique, avec de bonnes connaissances en spectroscopie RMN. Connaissances en programmation Python. Des bases en biologie moléculaire seraient appréciées.