Projet ANR-12-BSV8-0023 – SULF : Caractérisation structurale et fonctionnelle des Sulfs humaines
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Romain VIVES (Institut de Biologie Structurale UMR5075)
Partenaires : Institut de Biologie Structurale
Montant : 199900.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Les héparanes sulfate (HS) sont des polysaccharides complexes présents en abondance à la surface des cellules et dans les matrices extra-cellulaires. De par leur positionnement stratégique à l’interface entre la cellule et son micro-environnement, et leur capacité à fixer et moduler l’activité d’un très grand nombre de protéines, les HS sont impliqués dans la plupart des grands processus cellulaires. 
Les multiples fonctions biologiques des HS sont liées à la présence au sein du polysaccharide de régions spécialisées (les domaines S), caractérisées par leur séquence saccharidique et leur profil de sulfatation, et contenant l’information structurale nécessaire à la reconnaissance de leurs ligands. L’expression de tels motifs est étroitement contrôlée lors de la biosynthèse des HS, mais également par l’action d’enzymes de dégradation qui vont venir apporter des modifications structurales supplémentaires, directement à la surface cellulaire. Parmi elles, les Sulfs constituent une famille de sulfatases récemment identifiée. Le niveau de désulfatation des HS catalysée par les Sulfs est relativement limité. Cependant, en agissant spécifiquement sur les profils de 6-O-sulfatation des domaines S, ces enzymes altèrent de manière radicale la capacité du polysaccharide à interagir avec un très grand nombre de ses ligands (tels que des facteurs de croissance, des chimiokines et des morphogènes…) et jouent donc un rôle important dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques.
Malgré l’intérêt que représentent les Sulfs pour l’ensemble de ces phénomènes, ces enzymes demeurent très mal connues. Récemment, nous avons montré que ces enzymes catalysaient la désulfatation des HS en suivant un mécanisme orienté et processif. L’objectif de ce projet est de poursuivre ces travaux et de réaliser une étude détaillée des propriétés structurales et fonctionnelles des deux formes humaines de ces enzymes, HSulf-1 et HSulf-2. Pour cela, nous proposons d’utiliser une approche intégrée et multidisciplinaire, basée sur l’expertise scientifique et la complémentarité des personnes impliquées, ainsi que sur la qualité des moyens techniques disponibles à l’Institut de Biologie Structurale (IBS). Les principaux aspects de notre travail correspondront à la mise en place d’un système d’expression des HSulfs permettant la production en quantité importante d’enzymes purifiées, et la génération de banques saccharidiques qui fourniront les substrats nécessaires aux études fonctionnelles et structurales, l’analyse détaillée des caractéristiques dynamiques et structurales du processus de reconnaissance de substrat, l’étude de l’activité sulfatase des HSulfs au niveau structural (effets sur des motifs saccharidiques de type domaine S) et fonctionnel (régulation de l’activité du FGF-2), la résolution de la structure des HSulfs par cristallographie aux rayons X et la recherche d’inhibiteurs de l’enzyme. Les résultats obtenus devraient fournir des informations précieuses sur cet important mécanisme de régulation de l’activité des HS et sur l’implication de ces polysaccharides dans de nombreuses fonctions biologiques. Par ailleurs, ils devraient établir les bases structurales pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques basées sur une inhibition des HSulfs.