Projet ANR-15-CE11-0017 – InMembrane : Assemblée de CMH de classe II : Etudes structurales des interactions protéines-protéines et protéines-lipides au sein de bicouches membranaires
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Burkhard Bechinger (Chemistry Institute UMR7177 - Université de Strasbourg)
Montant : 282464.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : La fonction des protéines membranaires dépend des interactions à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de la bicouche dans laquelle elles sont ancrées. Alors que les modules d’interactions protéine-protéine dans la membrane sont décrits, les connaissances sur les interactions spécifiques protéine-lipides sont bien moins documentées. La très large diversité des espèces de lipides membranaires suggère qu’ils remplissent des fonctions spécifiques au-delà de leur rôle de composants structuraux. Ils peuvent fonctionner comme des modulateurs de l’activité des protéines membranaires. Un exemple en est notre récente découverte de l’interaction directe d’une protéine membranaire de type I avec un sphingolipide. En utilisant la photoaffinité, nous avons identifié une interaction hautement spécifique de p24, une protéine de recyclage dans la voie de sécrétion, avec une seule espèce de sphingolipide, impliquant à la fois la tête polaire et la chaine aliphatique C18. Des caractérisations cellulaire, in vitro et in silico de cette interaction sphingolipide-protéine nous ont permis de définir un motif de liaison des lipides dans le domaine transmembranaire (TMD) de p24. Des analyses bioinformatiques de banques de données de mammifères ont conduit à de nombreuses protéines candidates portant ce motif potentiel de liaison de sphingolipide. L’une d’elles  est la protéine DQ alpha 1 du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH II) qui forme un hétérodimère avec la chaine DQ béta 1. Dans son état en charge d’un peptide, cet hétérodimère est transloqué dans la membrane plasmique des cellules présentatrices d’antigènes afin de permettre la présentation des peptides étrangers au lymphocytes T auxilliaires CD4+. L’analyse des séquences du TMD des chaines alpha et béta des CMH II a révélé la présence d’un module de dimérisation conservé GXXXG, à la fois pour les chaines alpha et béta. Ici, nous visons à i) caractériser structurellement le module d’hétérodimérisation du TMD, ii) étudier la liaison au sphingolipide des chaines alpha et béta, et iii) comprendre à un niveau structural les interactions moléculaires sous-tendant la liaison aux lipides. A cette fin, nous étudierons cette interaction en utilisant de nombreuses approches biophysiques, incluant la spectroscopie RMN multidimensionnelle en phase liquide et de l’état solide dans des bicouches phospholipidiques et dans des environnements bicellaires, et ce, combiné avec des approches in vitro et in silico pour étudier les interactions lipide-TMD des chaines individuelles alpha et béta et du complexe hétérodimérique alpha/béta. Cet ensemble contribuera à notre compréhension de la contribution des interactions TMD/TMD et TMD-lipide dans la fonction des molécules du CMH II.