Academic literature on the topic 'Petite protéine'

Lsr2, une petite protéine conservée chez les actinobactéries, joue un rôle crucial dans la virulence et l’adaptation des mycobactéries aux conditions environnementales. Membre de la superfamille des protéines associées au nucléoïde (NAP), Lsr2 influence l’organisation de l’ADN en facilitant la formation de boucle chromosomique in vitro, ce qui suggère qu’elle pourrait être un acteur majeur du repliement tridimensionnel du génome. Lsr2 agit également comme un facteur de transcription, régulant l’expression de nombreux gènes responsables de la coordination d’une multitude de processus cellulaires et moléculaires essentiels chez les actinobactéries. Tout comme la protéine H-NS, son orthologue chez les entérobactéries, son rôle de répresseur transcriptionnel repose probablement sur son oligomérisation conduisant à la rigidification de l’ADN et, dans certaines situations, sur le pontage de fragments génomiques distants. Ces mécanismes pourraient perturber le recrutement de l’ARN polymérase sur les promoteurs ainsi que l’élongation des transcrits.

Depuis sa découverte, le Système Ubiquitine Protéasome (UPS) est reconnu pour son rôle majeur dans le contrôle de la plupart des voies métaboliques de la cellule. Outre son rôle primordial dans la dégradation des protéines, il intervient aussi dans l’adressage, la signalisation ou la réparation de l’ADN, ce qui en fait un acteur incontournable de l’homéostasie cellulaire. Bien que d’autres systèmes de contrôles existent dans la cellule, l’UPS est souvent considéré comme le chef d’orchestre. Au vu de son importance, toute dérégulation de l’UPS entraîne des désordres plus ou moins sévères pour la cellule et donc l’organisme. De fait, l’UPS est impliqué dans de nombreuses pathologies (cancer, maladie d’Alzheimer, de Huntington, etc.). L’UPS est composé de plus de 1000 protéines différentes dont les combinaisons permettent le ciblage fin de virtuellement toutes les protéines de l’organisme. L’UPS fait appel à une cascade enzymatique (E1, 2 isoformes ; E2 > 35 isoformes ; E3 > 800 isoformes) qui permet le transfert de l’ubiquitine, une petite protéine de 8,5 kDa, sur la protéine à cibler soit pour sa dégradation, soit pour modifier son activité. Ce signal d’ubiquitinylation est réversible et de nombreuses déubiquitinylases (DUB, ∼ 80 isoformes) jouent aussi un rôle important. Les enzymes E3 sont les plus nombreuses et leur fonction est de reconnaître la protéine cible, ce qui en fait des acteurs importants dans la spécificité d’action de l’UPS. La nature même des E3 et la complexité de leurs interactions avec différents partenaires offrent un champ d’investigation très large et donc des potentialités importantes pour le développement d’approches thérapeutiques. Sans être exhaustive, cette revue illustre les différentes stratégies ayant déjà été mises en œuvre pour lutter contre différentes pathologies (à l’exclusion des infections bactériennes ou virales).

PML (promyelocytic leukemia) est la protéine organisatrice des corps nucléaires, une structure multiprotéique associée à la matrice nucléaire, impliquée dans différents processus cellulaires. Sept isoformes principales de PML, dont six nucléaires (PMLI à VI) et une cytoplasmique (PMLVII), sont générées par épissage alternatif d’un gène unique. D’une part, PML dans le cytoplasme régule positivement le signal de transduction donné par le TGF-β, en augmentant la phosphorylation des facteurs de transcription SMAD2/3 et, d’autre part, PML augmente dans le noyau l’activation de la caspase 8 et l’apoptose en réponse au TGF-β. L’absence de PML rend les cellules résistantes à l’apoptose induite par le TGF-β. Dans le noyau, PML est localisée majoritairement dans le nucléoplasme, une petite fraction étant cependant retrouvée dans la matrice nucléaire. Le TGF-β cible PML dans le noyau en induisant sa conjugaison à SUMO (small ubiquitin modifier), son transfert et celui de la caspase 8 vers la matrice nucléaire où les deux protéines se localisent au sein des corps nucléaires PML. Cette revue rend compte des implications de PML dans le cytoplasme et le noyau dans la réponse au TGF-β.

Le virus de l’hépatite delta, aussi appelé virus de l’hépatite D ou HDV, est un agent viral défectif à ARN de polarité négative. Il se réplique dans les cellules de mammifère et infecte l’homme. Son génome est un petit ARN circulaire monocaténaire d’environ 1 680 nucléotides. Pour se propager, HDV a cependant besoin d’un autre virus, le virus de l’hépatite B (HBV), qui lui fournit les protéines d’enveloppe nécessaires à l’assemblage de ses virions et à la propagation de l’infection. Les manifestations cliniques graves de l’infection combinée HBV-HDV vont des formes aiguës d’hépatites fulminantes aux formes chroniques de fibroses du foie (cirrhose), qui peuvent conduire à un carcinome hépatocellulaire. Une originalité de l’HDV repose sur la ressemblance de son génome avec celui des viroïdes, des agents infectieux des plantes constitués de petits ARN circulaires non encapsidés. Dépourvu de toute activité réplicase virale, l’HDV doit utiliser l’activité ARN polymérase-ADN dépendante de la cellule qu’il infecte pour répliquer son ARN génomique. Comment dès lors, cette réplication se réalise ? Nous aborderons dans cette revue les principales étapes de la transcription et de la réplication de ces ARN viraux.

Alors que, pour la plupart, les médicaments actuels sont de petites molécules inhibant l’action d’une protéine en bloquant un site d’interaction, la dégradation ciblée des protéines, découverte il y a une vingtaine d’années via les petites molécules PROTAC, connaît aujourd’hui un très grand développement, aussi bien au niveau universitaire qu’industriel. Cette dégradation ciblée permet de contrôler la concentration intracellulaire d’une protéine spécifique comme peuvent le faire les techniques basées sur les acides nucléiques (oligonucléotides antisens, ARNsi, CRISPR-Cas9). Les molécules PROTAC sont des chimères hétéro-bifonctionnelles capables de lier simultanément une protéine spécifique devant être dégradée et une E3 ubiquitine ligase. Les PROTAC sont donc capables de provoquer l’ubiquitinylation de la protéine ciblée et sa dégradation par le protéasome 26S. De nature peptidique, puis non peptidique, les PROTAC sont maintenant administrables par voie orale. Ce détournement du système ubiquitine protéasome permet aux molécules PROTAC d’élargir considérablement le champ des applications thérapeutiques puisque l’élimination de protéines dépourvues de poches ou de crevasses bien définies, dites difficiles à cibler, devient possible. Cette technologie versatile a conduit à la dégradation d’une grande variété de protéines comme des facteurs de transcription, des sérine/thréonine/tyrosine kinases, des protéines de structure, des protéines cytosoliques, des lecteurs épigénétiques. Certaines ligases telles que VHL, MDM2, cereblon et IAP sont couramment utilisées pour être recrutées par les PROTAC. Actuellement, le nombre de ligases pouvant être utilisées ainsi que la nature des protéines dégradées sont en constante augmentation. Deux PROTAC sont en étude clinique pour les cancers du sein (ARV471) et de la prostate (ARV110). La dégradation spécifique d’une protéine par le protéasome peut aussi être induite par d’autres types de molécules synthétiques : colles moléculaires, marqueurs hydrophobes, HaloPROTAC, homo-PROTAC. D’autres constituants cellulaires sont aussi éligibles à une dégradation induite : ARN-PROTAC pour les protéines se liant à l’ARN et RIBOTAC pour la dégradation de l’ARN lui-même comme celui du SARS-CoV-2. Des dégradations induites en dehors du protéasome sont aussi connues : LYTAC, pour des chimères détournant la dégradation de protéines extracellulaires vers les lysosomes, et MADTAC, pour des chimères détournant la dégradation par macroautophagie. Plusieurs techniques, en particulier des plates-formes de criblage, la modélisation mathématique et la conception computationnelle sont utilisées pour le développement de nouveaux PROTAC efficaces.

A Madagascar, la production halieutique annuelle est estimée à 150 000 tonnes. La crevette occupe une place importante dans l’économie malgache et constitue 73 p. 100 des exporta­tions de produits halieutiques (2). Cependant, une grande par­tie des produits entiers n’est pas destinée à la consommation humaine, étant constituée essentiellement par les carapaces et les têtes dont l’élimination peut poser un problème pour l’envi­ronnement. Pourtant, ces déchets contiennent des composants valorisables, notamment des protéines, des lipides et des miné­raux, pour l’amélioration de l’alimentation humaine. L’objectif de cette étude a été d’extraire par hydrolyse enzymatique les composés contenus dans les coproduits de crevettes, de les caractériser et de déterminer les propriétés fonctionnelles des fractions obtenues après hydrolyse.Pour l’hydrolyse, le processus décrit dans une étude antérieure (3) a été adopté avec quelques modifications : les carapaces et les têtes de crevettes ont été hydrolysées en présence de 2 p. 100 de pepsine pendant 2 h à 37 °C et à pH 2. Cette hydrolyse a permis d’obtenir trois fractions : le surnageant, l’eau de lavage du culot, et les résidus de lavage après inactivation de l’enzyme par neu­tralisation du milieu, centrifugation et lavage. Ces fractions ont été caractérisées (matières sèches, protéines, lipides et cendres brutes) et les propriétés fonctionnelles (propriété moussante, pro­priété d’absorption de lipides et propriété d’adsorption d’eau) du surnageant et de l’eau de lavage du culot ont été déterminées.Pour la détermination de la propriété moussante, 20 ml de la solu­tion préparée à 1 p. 100 de l’échantillon ont été homogénéisés à 9 500 tr/min pendant 1 min. Le volume de la mousse formée a été mesuré à 0, 30 s, et à 5, 10, 40 et 60 min. La capacité moussante a été exprimée par le pourcentage de l’augmenta­tion du volume de la mousse à 0 min tandis que la stabilité de la mousse a été exprimée par l’expansion de la mousse durant 60 min (1, 5). La propriété d’absorption de lipides a été obtenue par la détermination du volume d’huile absorbé par gramme de protéine après homogénéisation de 500 mg d’échantillon et 10 ml d’huile, avec agitation toutes les 10 min pendant 30 min et centrifugation à 2 500 tr/min pendant 25 min (1, 4). La pro­priété d’adsorption d’eau a été obtenue par la détermination du volume d’eau absorbé par gramme de protéine après homogé­néisation de 500 mg d’échantillon et 10 ml d’eau avec agitation toutes les 10 min pendant 30 min et centrifugation à 2 500 tr/min pendant 25 min (4).Les têtes de crevettes sont riches en protéines et les carapaces contiennent une quantité considérable de cendres brutes. Après hydrolyse pepsique, le taux d’hydrolyse des carapaces (57 p. 100) a été plus élevé que celui des têtes de crevettes (48 p. 100) (figure 1). Les résultats de la caractérisation des fractions obtenues ont montré que le surnageant contenait une quantité importante de protéines et présentait une propriété moussante intéressante (figures 2 et 3). En effet, l’hydrolyse enzymatique a donné lieu à des protéines de plus petite taille, augmentant leur solubilité et donc leur passage dans la phase soluble. Les résidus de lavage ont représenté une fraction chitineuse pauvre en cendres (tableau I). Le culot a montré une propriété d’absorption de lipides et d’adsorption d’eau non négligeable qui mérite d’être valorisée (figures 3 et 4).L’hydrolyse des coproduits de crevettes avec la pepsine a per­mis de séparer diverses molécules dans plusieurs fractions dont certaines possèdent des propriétés fonctionnelles intéressantes. Elle peut ainsi constituer une voie de valorisation permettant de récupérer différentes molécules d’intérêt.Actuellement, des études sur la toxicité des produits sont effec­tuées et leur utilisation en alimentation est envisagée. En outre, des études sur la composition des acides aminés des protéines du surnageant des carapaces et des têtes de crevettes, ainsi que sur la composition des acides gras contenus dans les lipides du culot sont envisagées pour la valorisation de chaque fraction issue de l’hydrolyse.

Arf1 est une petite protéine G (pG), essentiellement impliquée dans le trafic vésiculaire. Arf1 oscille entre deux conformations, l'une active liée au GTP et l'autre inactive associée au GDP. Arno est un des facteurs d'échange (GEF) capable d'activer Arf1 en stimulant l'échange GDP/GTP. Suractivée dans les cellules invasives du cancer du sein, Arf1 joue un rôle important dans la migration et la prolifération des cellules cancéreuses.Le but de ma thèse s'inscrit dans l'étude et la modulation de l'interaction pG-GEF, et plus spécifiquement, le couple Arf1-Arno. Mon travail a été planifié autour de deux axes: (1) L'étude fine de l'interaction entre Arf1 et Arno, et sa modulation avec un inhibiteur connu la Bréféldine A (BFA). (2) La mise en place d'une stratégie de conception d'inhibiteurs de l'interaction protéine-protéine du couple Arf1-Arno.Dans un premier temps, nous avons mis en place une méthode basée sur la résonance plasmonique de surface (SPR) permettant la détermination des paramètres cinétiques de l'interaction entre Arf1 et Arno. Nous avons précisé aussi les conséquences des partenaires allostériques (GDP, GTP, et Mg2+) et de la BFA sur les paramètres cinétiques de l'interaction. Ceci a permis une analyse fine de la régulation allostérique et du mode d'action de la BFA. Appliquée à d'autres inhibiteurs, cette méthode permettra d'examiner leur mécanisme d'inhibition.Dans la deuxième partie j'expose, la stratégie que nous avons utilisé pour la conception rationnelle d'inhibiteur de l'interaction entre Arf1 et Arno. Elle est basée sur le criblage virtuel de fragments au niveau des résidus clé « hotspots » de l'interaction, la validation des molécules-touches par des techniques biophysiques, et l'élimination de molécules artefacts. Les structures des complexes fragments-Arno ont été résolues, ce qui confirme la validité de cette stratégie ouvrant la voie vers l'optimisation moléculaire pour obtenir des inhibiteurs plus efficaces
Arf1 is a small GTPases, essentially involved in the vesicular traffic. Arf1 switch between two conformations, an active form bound to GTP and an inactive form bound to GDP. Arno is one of the exchange factors (GEF) that can activate Arf1, through its catalytic Sec7 domain, promoting the exchange of GDP by GTP. Activated in breast cancer cells, Arf1 plays an important role in the migration and proliferation of cancer cells.The aim of my thesis was the study and the modulation of the interaction between small G proteins and their GEFs, more precisely the Arf1-Arno interaction. My work has been planned around two axes: (1) the study of the interaction between Arf1 and Arno, and its modulation with a known inhibitor Brefeldin A (BFA). (2) The development of a rational strategy for designing inhibitors of protein-protein interaction for the Arf1-Arno complex.In the first part of my PhD work, we set up a Surface Plasmon Resonance (SPR) method allowing to determine the kinetic parameters of the interaction between Arf1 and Arno. We also studied the effects of allosteric partners such as GDP, GTP and Mg2+ as well as the known uncompetitive inhibitor (Brefeldin A). This SPR approach allowed a very informative analysis at qualitative and quantitative levels of the various complexes taking place during the exchange reaction that should help to solve the inhibitory mechanism for the known inhibitors reported in the literature. In the second part of my thesis, we propose a strategy for targeting the interaction between Arf1and Arno. This approach is based on virtual screening of fragments at hotspot regions. Using biophysical techniques such fluorescence techniques, SPR, NMR and X-Ray crystallography, we identified and validated Hits, showing by crystallographic structural data their modes of interaction with the target protein Arno. A fluorescence polarization test was also developed to identify false positive fragments to eliminate promiscuous aggregators. Taken together, our work proposes a method based on SPR allowing the study of known inhibitors of GEFs, understanding at molecular level their mode of action. We also propose a general strategy for finding Hit fragments that designing competitive inhibitor of the interaction small G protein with its GEFs, that can be the scaffold for designing more powerful inhibitors

Arf 1 appartient à la grande famille des petites protéines G. Ces protéines sont impliquées dans un grand nombre de processus cellulaires fondamentaux tels que la transduction du signal, le réarrangement du cytosquelette et la formation des vésicules de transport. Elles ont la caractéristique d'alterner dans la cellule entre une forme inactive liée au GDP et une forme active liée au GTP. L'activation de Arf 1 nécessite l'éjection du GDP au profit de la fixation du GTP. Elle est catalysée par les facteurs d'échanges (GEFs) alors que l'inactivation est régulée par les protéines GAP. Notre étude porte sur l'utilisation de simulations de dynamique moléculaire pour comprendre le mécanisme d'activation de Arf1 et plus précisément le rôle du facteur d'échange dans le mécanisme d'éjection du nucléotide. Pour cela, des simulations de dynamique moléculaire sous contraintes RMSD puis sous contraintes de distance du complexe Arfl-GDP-GEF ont été établies. Ainsi, nous avons mis en évidence que certains résidus et changements conformationnels du facteur d'échange étaient impliqués dans le mécanisme d'activation. Un autre volet de cette thèse a consisté à étudier le rôle du magnésium dans le mécanisme d'activation de Arfl. Les résultats que nous avons obtenus montrent que cet ion bivalent stabilise les phosphates du GDP dans leur site de fixation, De plus, il empêcherait par déstabilisation électrostatique le rapprochement de certains résidus du facteur d'échange impliqués dans l'éjection du nucléotide. Ce cation semblerait donc devoir s'éloigner du nucléotide pour permettre au facteur d'échange déjouer son rôle catalytique
Arf1 is a member of the small-G-protein superfamily. Small G proteins are involved in various cellular functions such as signal transduction, cytoskeletal rearrangement and formation of transport vesicles. Small G proteins cycle in the cell between an inactive GDP-bound form and an active GTP-bound form. Activation of Arf1 occurs by GDP/GTP exchange. The activation reaction is catalyzed by exchange factors (GEFs) whereas inactivation is regulated by proteins of the GAP family. In our work, we used molecular dynamics simulations to better understand the mechanism of activation of Arf1 and the role of exchange factors in GDP ejection. We developed restrained molecular dynamics approaches to study GDP extraction from the Arf 1-GDP-GEF complex as well as the related conformational transition. We identified key residues and conformational changes involved during in the activation process. These methods also permitted a better understanding of the role of the magnesium ion in the mecanism of Arf1 activation. Our results showed that Mg ion stabilizes the GDP phosphates in the Arf1 binding site. In addition, it seemed to prevent the approach of critical residues in the exchange factor necessary for nucleotide ejection because of electrostatic destabilisation. It would seem to be necessary that this cation dissociate in order to permit the exchange factor to play its catalytic role in nucleotide ejection

Les protéines de choc thermique,[ou] protéines de stress, ont été identifiées [pour] leur capacité à protéger la cellule contre un certain nombre d'agressions. La petite protéine de stress HSP27. . . [a un] effet anti-apoptotique. . . Démontré. Cet effet s'exerce vis-à-vis de stimuli très variés, notamment. . . Vis-àvis de médicaments cytotoxiques. Nous avons étudié les mécanismes moléculaires de l'effet anti-apoptotique de la protéine HSP27 dans la lignée leucémique humaine U937, en utilisant l'étoposide, un médicament cytotoxique couramment utilisé en chimiohthérapie, comme stimulus apoptotique. Nous avons d'abord montré que l'effet anti-apoptotique. . . S'exerçait en aval de la mitochondrie et en amont de l'activation de la caspase-9. Puis, nous avons prouvé que cet effet était la conséquence d'une interaction directe rt spécifique d'HSP27 avec le cytochrome c dans le cytosol. .
[Pas de résumé en anglais]

La cellule eucaryote compartimentalise ses tâches au sein d’organelles communiquant les unes avec les autres au moyen de vésicules de transport. Le trafic vésiculaire est contrôlé par des petites protéines G de la superfamille Ras, activées par un changement de nucléotide guanidique catalysé par un facteur d’échange (GEF). En particulier, au niveau du cis-Golgi la petite protéine G Arf1 est activée par GBF1, permettant le transport rétrograde des vésicules COPI vers le réticulum endoplasmique. Récemment, GBF1 a été impliqué dans d’autres fonctions, notamment dans le cycle réplicatif de certains virus ou dans le métabolisme des gouttelettes lipidiques.Les gouttelettes lipidiques sont les organelles ubiquitaires du stockage des lipides et ont un rôle majeur dans l’homéostasie des lipides à l’échelle de la cellule. Le trafic intracellulaire des ces organelles dynamiques serait contrôlé par des petites protéines G. Notre équipe à montré dans une précédente étude que GBF1 est localisé sur les gouttelettes lipidiques et est impliqué dans le recrutement de PLIN2 et de la lipase ATGL sur les gouttelettes lipidiques. Cette thèse montre, par des études de biologie cellulaire et de microscopie, que GBF1 possède un domaine de fixation aux phospholipides via une hélice amphipatique. Cette hélice est nécessaire et suffisante pour l’association aux gouttelettes lipidiques in cellulo. La régulation de la localisation de GBF1 repose sur l’interaction avec Rab1B (cascade entre Rab1 et Arf1 dans la voie sécrétoire précoce) ainsi que sur les interactions intramoléculaires entre les différents domaines de GBF1
The eukaryotic cell physically separates its functions within several membrane-bound organelles, which communicate using vesicles. Vesicular trafficking is under the control of small GTPases that exist as an inactive GDP-bound form and an active GTP-bound form. The switch between GDP and GTP is catalyzed by a guanine nucleotide exchange factor (GEF). On cis-Golgi membranes, Arf1, activated by the large GEF GBF1, recruits the COPI coat. COPI coated vesicles ensure the retrograde transport from the Golgi to the ER. Recently, GBF1 has been implicated in other pathways, such as the life cycle of various viruses and lipid droplet metabolism.Lipid droplets (LD), the major lipid storage organelle, play a major role in lipid homeostasis within the cell. LDs are connected to membrane trafficking and are therefore under the control of GTPases. In previous studies, our team showed that GBF1 localizes around LDs and that it is required for protein loading onto the LD surface. Here, data support the idea that GBF1 localizes to the LD surface. Using cell biology tools and microscopy, we identified, within GBF1, a lipid binding domain. In this domain, a single amphipathic helix is necessary and sufficient for LD targeting in cells. The regulation of GBF1 localization relies on interaction with Rab1 (data support a Rab1-Arf1 cascade between the ER and the Golgi) and on intramolecular interactions between GBF1 domains

L'infection chronique par le virus de l'hépatite B (HBV) reste un problème de santé publique majeure à l'échelle mondiale puisqu'elle touche près de 300 millions d'individus. Le HBV est un virus à ADN de la famille des Hepadnaviridae, dont l'enveloppe du virion est composée de lipides d'origine cellulaire et de glycoprotéines transmembranaires de trois types, S-, M- et L-AgHBs. La protéine S- AgHBs, majoritaire dans l'enveloppe virale, est l'élément moteur de l'assemblage, et elle porte dans le domaine exposé à la surface des particules virales, un déterminant immunodominant appelé "déterminant- a" contre lequel la majorité des anticorps neutralisants sont dirigés. Ce déterminant antigénique est intimement associé à un déterminant du caractère infectieux qui assure l'interaction avec les sulfates d'héparane à l'étape initiale d'entrée. A ce jour, nous possédons très peu d'information sur la structure de la boucle antigénique (BAG) de la protéine S-AgHBs qui sous-tend le caractère antigénique et fonctionnel d'entrée virale. L'objectif du travail de thèse était d'obtenir des informations sur l'organisation tridimensionnelle du polypeptide BAG, afin de mieux comprendre son rôle à l'étape d'entrée virale. La première étape a été de déterminer la sous-unité minimale de l'enveloppe des particules virales, qui porte le déterminant-a, en utilisant une série d'anticorps monoclonaux spécifiques de ce déterminant. Nous avons montré que la plupart des anticorps étaient bien spécifiques d'épitopes conformationnels, qu'ils étaient neutralisants, et qu'ils réagissaient avec des formes dimériques de protéines S-AgHBs. La majorité des épitopes du déterminant-a sont donc présents sur des dimères de protéines S-AgHBs solubles. De plus, nous avons mis en évidence la présence de deux isoformes de dimères à la surface des particules virales, que nous pouvons distinguer par leur comportement électrophorétique en gel SDS et par leur réactivité avec les anticorps monoclonaux. Nous pensons que les deux isoformes de protéines S-AgHBs correspondent à deux combinaisons de ponts disulfures inter- ou intra-chaînes entre les nombreux résidus cystéine de la BAG. Dans le but d'obtenir des préparations homogènes et pures de dimères de protéines S-AgHBs comme substrat de cristallisation, nous avons suivi plusieurs stratégies : la production de la protéine S- AgHBs par traduction in vitro, la production dans Escherichia coli, et la purification de particules virales à partir de surnageant de culture de cellules Huh-7 ou de plasmas infectieux. La stratégie de purification de particules produites en culture de cellules Huh-7 est apparue la plus fiable en termes de qualité et rendement, et la plus adaptée à l'analyse de mutants de la protéine S-AgHBs
Chronic infection with the hepatitis B virus (HBV) represents a major public health concern worldwide because an estimated 300 million individuals are affected. HBV is the prototype of the Hepadnaviridae family, a DNA virus with an envelope consisting of cell derived lipids associated to three types of transmembrane glycoproteins: S-, M- et L-HBsAg. S-HBsAg, the most abundant in the viral envelope, is the driving force of viral particle assembly, but it also bears in its ectodomain, an immunodominant determinant, referred to as the a-determinant, against which most of the neutralizing antibodies are directed. This antigenic determinant is also closely associated to an infectivity determinant responsible for interacting with cell surface heparan sulfate at the initial step of viral entry. As of today, we have little information on the structure of the antigenic loop (AGL) of the S-HBsAg protein that underlies the antigenic and function at viral entry. The aim of this thesis project was to gather information on the three dimensional organization of the AGL polypeptide, for a better understanding of its function at viral entry. The first step of the study was to identify the minimum subunit of the viral envelope, which bears the a-determinant. This was achieved using a panel of monoclonal antibodies that are specific for the a-determinant. We have shown most of the antibodies were: i) directed to conformational epitopes, ii) neutralizing, and iii) reactive with the dimeric forms of S-HBsAg. We concluded that most of a-determinant epitopes are conserved on the soluble dimeric forms of S-HBsAg. Furthermore, we demonstrate the presence in the HBV envelope, of two isomers of S- HBsAg dimers, which can be separated by SDS-PAGE and identified by isomer-specific antibodies. We propose that the two isomers correspond to two distinct networks of disulfide bonds between the numerous AGL cystein residues. In an effort to obtain pure and homogenous preparations of S-HBsAg dimers, as substrate for crystallization, we adopted several strategies: i) production of S-HBsAg by in vitro translation, ii) production in E. Coli, and iii) the purification of viral particles from transfected Huh-7 cell culture medium or from infectious plasmas. The purification of S-HBsAg dimers from cell culture-derived particles clearly appeared as the strategy of choice, in terms quality and yield, and flexibility of the approach in case of S- HBsAg mutants analysis

Les petites protéines de choc thermique (sHsps : small heat shock proteins) sont présentes en nombre variable dans tous les organismes. Le génome de Drosophila melanogaster encode 12 sHsps, avec une expression au cours de développement, une localisation intracellulaire et une spécificité de substrats différents. DmHsp27 est l’une des rares sHsps à avoir une localisation nucléaire avant et après un choc thermique. Cette localisation nucléaire est inhabituelle, d’autant plus qu’aucune fonction spécifique de cette protéine n’a encore été identifiée. Les mécanismes responsables de la localisation nucléaire de DmHsp27 ainsi que sa probable fonction dans le noyau restent peu connus. L’étude des orthologues de DmHsp27 chez les insectes a permis de déterminer que la localisation nucléaire n’est pas spécifique à DmHsp27 et d’autres sHsps chez les insectes présentent le même signal de localisation nucléaire que DmHsp27. Le réseau d’interaction de DmHsp27 nous laisse croire que cette protéine ne joue pas seulement le rôle de chaperon moléculaire, mais qu’elle est probablement impliquée dans différents processus nucléaires. Au niveau structurel, contrairement aux sHsps chez les métazoaires, DmHsp27 forme deux populations d'oligomères non en équilibre. Des mutations indépendantes de trois arginines hautement conservées au niveau du domaine alpha-cristallin (R122, R131 et R135) à la glycine affectent l’oligomérisation par formation d’une seule population de grand poids moléculaire. In vitro, l'activité de chaperon de DmHsp27WT est comparable à celle de ses deux populations isolées et à celle des mutants R122G, R131G et R135G utilisant la luciférase comme substrat. Cependant, dans un essai de protection contre l’aggrégation de l’insuline, l'activité de chaperon de DmHsp27 est inférieure à celle des mutants R122G et R131G. Une stratégie de délétion et mutation a été utilsée pour étudier le rôle de la région N-terminale sur l’oligomérisation et la fonction chaperon de DmHsp27. Tel que déterminé par chromatographie d'exclusion et gel natif, des mutations au niveau de F29, G30 et G32 présentent des structures oligomériques différentes de celle du type sauvage. Aucun de ces mutants sauf l'élimination complète de la région N-terminale n’a montré une perte d'activité chaperon, suggérant un rôle important dans la reconnaissance et liaison de substrat. Étonnamment, les deux glycines (G30 et G32) conservées chez les orthologues de DmHsp27 agissent comme régulateurs négatifs de l'activité chaperon; leurs mutations améliorent grandement la prévention d’agrégation d’insuline. La différence du rendement de la protéine sauvage et des mutants G30R et G32R à prévenir l’agrégation de l’insuline à 20 °C et à 42 °C a permis d’établir un lien entre la structure et la fonction chaperon de DmHsp27 et de définir le mode d’action de DmHsp27 suite au stress thermique. En résumé, cette étude a permis de caractériser DmHsp27 et ses mutants au niveau du domaine alpha cristallin et de la région N-terminale et a donné un aperçu d’un nouveau mécanisme de protection contre l’agrégation des sHsps. Le rôle de chaperon moléculaire joué par DmHsp27 et son induction durant le développement embryonnaire laisse cependant présumer que cette protéine remplit d’autres fonctions cellulaires importantes.
Small heat shock proteins are present in varying numbers in all organisms. In Drosophila melanogaster there are 12 sHsps, which have distinctive developmental expression patterns, intracellular localizations and substrate specificities. DmHsp27 is one of the very few sHsps that have a nuclear localization before and after heat shock. This nuclear localization is unusual, especially since no specific function has yet been identified. The mechanisms responsible for the nuclear localization of DmHsp27 and its function in the nucleus remain poorly understood. First, the study of DmHsp27 orthologs helped to determine that nuclear localization is not specific to DmHsp27 and other sHsps in insects have the same nuclear localization signal as DmHsp27. The DmHsp27 interaction network leads to believe that this protein does not only play the role of chaperone, but it is also involved in various nuclear processes. Second, unlike metazoan sHsps, DmHsp27 forms two populations of oligomers not in equilibrium. Mutations of highly conserved arginine residues in the ACD domain in mammalian sHsps has been reported to be associated with protein conformational defects and intracellular aggregation. Independent mutation of three highly conserved arginines (R122, R131 and R135) to glycine in DmHsp27 results in only one population of higher molecular weight form. In vitro, the chaperone-like activity of wild type DmHsp27 was comparable with that of its two isolated populations and to the single population of the R122G, R131G and R135G using luciferase as substrate. However, using insulin, the chaperone-like activity of wild type DmHsp27 was lower than that of R122G and R131G mutants. Finaly, we established the importance of the N-terminal region for oligomerization and we investigated the heat activation under in vitro experimental conditions using size exclusion chromatography and gradient native gels electrophoresis. By deletion strategy, we have examined the role of the N-terminal region and delineated a motif (FGFG) important for the oligomeric structure and chaperone-like activity of this sHsp. Deletion of the full N-terminal domain, resulted in total loss of chaperon-like activity; intriguingly deletion of the (FGFG) at position 29 to 32 or single mutation of G30R and G32R enhanced oligomerization and chaperoning capacity under non heat shock conditions using the insulin assay suggesting the importance of this site for chaperone activity. Unlike mammalian sHsps heat activation of DmHsp27 leads to enhanced dissociation/association of oligomers to form large structures about 1000 kDa. We suggest a new mechanism of heat activation for DmHsp27. In summary, this study characterized DmHsp27 and mutant in the alpha crystallin domain and the N-terminal region and provided an overview of a new protection mechanism. The role played by DmHsp27 as molecular chaperone and its induction during embryonic development, suggest that this protein may perform other important cellular functions

RhoB est une petite GTPase rapidement activée par les facteurs de croissance et les stress cellulaires, qui régule des processus biologiques fondamentaux comme la migration, l'angiogenèse, la réparation de l'ADN, l'apoptose ainsi que la réponse à des thérapeutiques anticancéreuses. L'activité des petites GTPases est finement régulée par leur localisation subcellulaire. Cependant, l'activation de RhoB en cellules vivantes n'avait jamais été investiguée. Ce travail a permis d'adapter et de valider une méthode innovante d'analyse des interactions protéine-protéine par complémentation split-GFP tripartite, pour la détection sensible et spécifique de l'activation des petites GTPases en cellules vivantes. Nous avons ensuite développé un modèle cellulaire optimisé par la combinaison de la technologie split-GFP tripartite et d'un intracorps anti-GFP amplificateur de fluorescence, pour détecter la régulation de l'activation de RhoB avec une haute résolution spatiale. Ce biosenseur a mis en évidence la translocation de la forme active de RhoB en réponse au sérum à partir des endosomes pour s'accumuler au niveau de la membrane plasmique, révélant ainsi une nouvelle plateforme de signalisation membranaire de RhoB. Ce biosenseur permettra d'analyser le profil d'activation de RhoB et d'autres petites GTPases, sous d'autres stimulations ou dans différents contextes cellulaires, et d'identifier leurs partenaires et les modulateurs de leur activation
RhoB is a small GTPase that is rapidly activated in response to growth factors and cellular stress. It regulates fundamental biological processes such as cell migration, angiogenesis, DNA repair, apoptosis and response to anticancer therapies. Small GTPases activity is tightly regulated by their subcellular localization. However, RhoB activation had never been investigated in living cells. In this work, we have adapted and validated an innovative method of protein-protein interactions analysis using tripartite split-GFP complementation, for the sensitive and specific detection of small GTPases activation in living cells. Then, we developed an optimized cellular model by combining the tripartite split-GFP technology with an anti-GFP intrabody fluorescence-enhancer to detect the regulation of RhoB activation with high spatial resolution. This biosensor highlighted the translocation of active RhoB from endosomes to accumulate at the plasma membrane upon serum stimulation, revealing a novel membrane signaling platform of RhoB. Future studies based on this biosensor will enable the analysis of RhoB activation profile and other small GTPases upon various stimuli or in different cellular contexts, as well as the identification of the GTPases partners and activation modulators

La découverte des Archées a relancé les débats sur la nature du dernier ancêtre commun universel, LUCA, et sur l’origine des eucaryotes. La biologie moléculaire comparée suggère un LUCA mésophile plus simple que les organismes actuels. Deux hypothèses s’opposent pour situer les Eucaryotes dans l’arbre universel : soit groupe frère des Archées, soit descendants d’une Asgardarchée et d’une bactérie. Les phylogénies soutenant cette seconde hypothèse sont controversées, car elles sont basées sur des jeux de données comprenant beaucoup de petites protéines et/ou d’espèces à évolution rapide. De plus, elles peuvent être biaisées par d’anciens transferts de gènes entre Asgardarchées et proto-eucaryotes. La nature et la distribution des virus infectant les Archées, certains uniques à ce domaine, d’autres proche des bactériophages, soulèvent également de nouvelles questions évolutives qui restent à élucider.