16 Novembre 2010

GCF

GCF est une expérience de cristallisation de protéines dont le but est de comprendre le rôle de la gravité dans la croissance cristalline.

Objectif

Etude de la cristallisation de protéines en tubes capillaires selon la technique de "contre diffusion" puis analyse par diffraction des rayons X.
Réalisée en impesanteur sous la responsabilité de l’ESA, cette cristallisation est effectuée grâce à un appareillage, le GCF (Granada Cristallisation Facility). Le GCF est une installation mise au point par l’Université de Grenade (Espagne) dans le laboratoire du Professeur Garcia-Ruiz pour cristalliser des macromolécules.

Concept Opérationnel

On utilise la technique scientifique bien éprouvée de la "contre-diffusion" qui implique des solutions de protéines dans des tubes capillaires. 138 éléments sont testés dans 23 tubes. Les cristaux qu'on obtient par convection réduite en impesanteur sont ramenés sur Terre pour être analysés par diffraction des rayons X. Ils sont ensuite comparés aux structures cristallines qu'on a réalisées au sol dans le même appareillage.

Contre-diffusion : méthode pour la cristallisation des protéines
Comme les molécules de sel diffusent plus vite que les macromolécules biologiques (généralement un à deux ordres de grandeur plus rapide) et en raison du couplage entre le transport de masse et les précipitations, une vague de sursaturation est déclenchée provoquant des phénomènes de précipitation successives à des conditions de cristallisation différentes.
Ces formes de supersaturation présentent un double intérêt : premièrement, elles permettent de tester de nombreuses combinaisons sel/protéines de concentration différentes au cours d’une seule expérience, ces deux variables étant observées simultanément en continu. Deuxièmement, une supersaturation non-homogène entraînant des taux de croissance différents et le taux de croissance ayant lui-même une incidence sur la qualité du cristal, elles permettent d’obtenir des cristaux de taille et de qualité différentes en différents endroits du système, ce qui optimise l’acquisition des données radiographiques expérimentales.
Un transfert de masse purement diffusif est la condition sine qua non pour pouvoir appliquer les techniques de contre-diffusion. Au sol, les expériences peuvent être réalisées avec des capillaires étroits ou des solutions de gel. Mais ces deux moyens présentent chacun un inconvénient : au-delà d’un certain diamètre, les capillaires ne peuvent échapper à la convection, limitant par là-même la taille des cristaux produits ; quant aux gels, il sont connus pour leur interaction chimique avec les molécules de protéines. En définitive, seule la microgravité offre des conditions idéales pour réaliser ce type d’expérience.

Matériel utilisé

Il consiste en une trousse de transport et des boitiers de cristallisation.

  • le GCF (Granada Cristallisation Facility) est un récipient en aluminium recouvert d'une plaque de nickel chimique qui contient 23 GCB (Granada Crystallisation Box). Chaque GCB est  composée de 3 éléments en polystyrène : un réservoir pour introduire le gel, un guide et un couvercle
  • Chaque GCB a été utilisé pour une seule protéine avec des conditions identiques de départ, mais avec différents diamètres intérieurs du capillaire et / ou une concentration de protéines différente.

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