Université de Strasbourg

Petra Hellwig

Biographie

Chimie de la matière complexe (CMC), UMR 7140, université de Strasbourg et CNRS

Petra Hellwig, USIAS Fellow 2018

Le professeur Petra Hellwig a obtenu son doctorat en 1998 à l'université d’Erlangen (Allemagne) sous la supervision de Werner Mäntele. De 1998 à 1999 puis de 2001 à 2005, elle a été chercheuse à l'Institut de biophysique de l’université de Francfort et, de 1999 à 2001, à l'université de l’Illinois à Urbana-Champaign (États-Unis). Après son habilitation en 2002, elle a été nommée professeure à l'université de Strasbourg en 2005.

Petra Hellwig est professeure à la faculté de chimie et dirige l’UMR 7140 Chimie de la matière complexe ainsi que le Laboratoire de bio-électrochimie et spectroscopie. Elle a été lauréate d’une chaire d’excellence junior (ANR) en 2007 et membre junior de l'Institut universitaire de France de 2010 à 2015.

Ses activités scientifiques se situent dans les domaines de la chimie physique du vivant, plus spécifiquement de la spectroscopie vibrationnelle et de la bio-électrochimie pour l’étude du mécanisme réactionnel de protéines membranaires et de leur(s) principe(s) de fonctionnement. Elle travaille avec des enzymes issues de la chaîne respiratoire et des transporteurs membranaires.

Projet - Suivi du mécanisme réactionnel de protéines piégées dans des nanopores

Novembre 2018 – octobre 2020

Les protéines membranaires sont essentielles aux processus cruciaux tels que le transport membranaire, la signalisation, la respiration et la photosynthèse. On estime qu'au cours du siècle prochain, 80 à 90 % des cibles de drogues et de médicaments seront des protéines membranaires. Leurs contributions aux réactions de la cellule sont régies par leur conformation ainsi que par la position et la réactivité de résidus spécifiques en réponse aux gradients d'ions électrochimiques. Un motif commun dans les protéines membranaires qui catalysent la translocation de protons consiste en plusieurs paires acide-base bien définies avec des valeurs de pK spécifiquement décalées, un sujet qui entre de plus en plus dans le champ de la recherche exploratoire actuelle.

Nous développons ici une approche permettant l'identification in situ de la protonation/déprotonation de résidus spécifiques en réponse à la conformation de la protéine membranaire et au potentiel membranaire par spectroscopie infrarouge, plus spécifiquement la lactose perméase. Les spectroscopies vibrationnelles fournissent des empreintes moléculaires de la réaction catalytique d'une protéine. En combinant spectroscopies infrarouges et nanostructures plasmoniques à l'état solide avec une excitation à des longueurs d'ondes spécifiques pour la signature des résidus acides protonés, du squelette protéique et du réseau global de liaison hydrogène de la protéine, nous cherchons à suivre les réactions de la protéine. Les nanoréacteurs individuels seront couplés à l'électrochimie afin de mimer le potentiel naturel de la membrane, permettant de réaliser une détection sans marqueur de la réaction catalytique et du contrôle conformationnel dans les protéines membranaires cruciales.

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