Projet ANR-11-BSV8-0001 – STANDPRION : Propagation d’un repliement amyloïde comme mode de transmission du signal d’une protéine STAND à une protéine prion
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Sven Joachim SAUPE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION  AQUITAINE LIMOUSIN)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 230000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : standprionUn repliement amyloide comme mode de transduction du signal
Relation fonctionnelle entre les protéines STAND et leur domaines effecteursIl s'agit d'établir et d'étudier dans un modèle fongique, l'existence d'une interaction fonctionnelle entre des protéines de type STAND et leur domaine effecteur. L'activation du domaine effecteur se fait par la propagation de la protéine STAND vers le domaine effecteur d'un repliement amyloide, qui joue donc ici un rôle de transduction du signal.
Couple de protéines STAND/effecteursLes approches sont d'ordres génétiques (classique et moléculaire), bioinformatique et de biologie cellulaire. Des approches biochimiques sont également développées.
Résumé de la soumission : Nous nous proposons dans ce projet de disséquer un nouveau mode de communication moléculaire et d’interaction protéine-protéine basé sur la transmission d’un repliement amyloïde d’une protéine régulatrice vers une protéine effectrice. Les protéines prions sont des protéines infectieuses correspondant à des fibres amyloïdes capables de s’auto-propager. Il existe des protéines prions chez les champignons, notamment la protéine HET-s du champignon filamenteux Podospora anserina qui est à l’heure actuelle le prion le mieux caractérisé d’un point de vue structural. Dans sa conformation prion la protéine HET-s adopte une structure spécifique dite ß-solenoïde dans laquelle deux motifs répétés de 21 acides aminés formant de courts brins-ß délimitent un cœur hydrophobe triangulaire. Nous avons récemment mis en évidence, une protéine désignée NWD2 qui est capable d’induire l’apparition de la forme prion de HET-s. Il s’agit d’une protéine STAND (pour signal transducing ATPase with numerous domains). Les protéines STAND forment une famille de protéines impliquées dans des voies de transductions de signaux à la fois chez les eucaryotes et chez les procaryotes. Elles présentent en général trois domaines : un domaine effecteur N-terminal, un domaine central de fixation des nucléotides et d’oligomérisation et un domaine de reconnaissance C-terminal. Les protéines STAND subissent une oligomérisation par leur domaine de fixation des nucléotides en réponse à la fixation d’un ligand spécifique à leur domaine C-terminal. La protéine NWD2 présente à son extrémité N-terminale, une courte région de 21 acides aminés homologue aux motifs répétés du domaine prion de la protéine HET-s. Ces deux protéines, NWD2 et HET-s, sont codées par des gènes immédiatement adjacents dans le génome. Sur la base d’un ensemble de données expérimentales, nous proposons que la protéine NWD2 soit capable de subir une oligomérisation en réponse à la fixation d’un ligand spécifique (qui est dans notre système expérimental, une protéine de transfert de glycolipides désignée HET-c). Cette oligomérisation permettrait le repliement coopératif des régions N-terminales de chaque monomère en une structure ß-solénoïde apparentée à la structure de la forme prion de HET-s. Cette structure sert alors d’amorce pour induire la transconformation de la protéine prion HET-s. Nous avons d’hors et déjà, établit que la partie N-terminale de NWD2 forme des fibres amyloïdes capables d’induire l’apparition de la forme prion de HET-s in vitro et in vivo et que l’expression in vivo de la protéine NWD2 induit l’apparition de la forme prion de HET-s si est seulement si, le ligand de NWD2 est présent.Il s’agit d’abord pour nous d’étudier les détails mécanistiques de ce nouveau mode de transduction de signal dans le système expérimental NWD2/HET-s. Mais nous proposons également qu’un autre système prion putatif chez le champignon Nectria haematococca fonctionne aussi sur le même mode et représente un autre exemple d’une protéine STAND agissant comme inducteur physiologique d’une protéine prion.  Nous nous proposons de caractériser au niveau cellulaire, biochimique et structural ce nouveau système prion. Enfin, dans l’intention de connaître la portée générale de ce nouveau mode de régulation, nous rechercherons par une approche bioinformatique d’autres couples STAND/prion dans les bases de données de séquences fongiques et d’autres organismes appartenant à d’autres branches du vivant.La portée générale du projet réside dans la mise en évidence de la propagation d’un repliement prion/amyloïde non pas comme un évènement pathologique mais comme un mode de communication moléculaire entre deux protéines dans le cadre d’un mécanisme de transduction de signal. Il s’agit selon nous d’une rupture conceptuelle majeure dans le domaine des prions et des amyloïdes mais également d’une avancé importante dans le domaine des mécanismes interactions protéiques en général.
Résultats : Une approche bio-informatique a permis de mettre en évidence différents couples de protéines STAND et de domaines effecteurs dans différents génomes fongiques.
Les approches expérimentales quand a elle mettent en évidence une interaction fonctionnelle entre la protéine STAND NWD2 et la protéine HET-S chez le champignon filamenteux Podospora anserina.
Perspectives : L'interaction fonctionnelle mise en évidence doit maintenant être analysée au niveau biochimique pour en décrire les détails mécanistiques.
Les différents couples STAND/prion identifiés dans l'approche bioinformatique seront maintenant caractérisées au niveau structural et fonctionnel.
Publications et brevets : The [Het-s] Prion, an Amyloid Fold as a Cell Death Activation Trigger.
Saupe SJ, Daskalov A.
PLoS Pathog. 2012 May;8(5):e1002687. 
Genomic clustering and homology between HET-S and the NWD2 STAND protein in various fungal genomes.
Daskalov A, Paoletti M, Ness F, Saupe SJ.
PLoS One. 2012;7(4):e34854.