Investigation des interfaces hydrophobes de l'Aquaporine Z chez Escherichia coli

Investigation of hydrophobic interfaces of aquaporin Z from Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Victoria Schmidt
• Direction : James N. Sturgis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 06/12/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Macromoléculaires (LISM) (Marseille) - Institut de Microbiologie de la Méditerranée (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Pedro Maldonado Coutinho
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Scheuring, Chantal Abergel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Miroux, Cécile Breyton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aquaporines

Protéines membranaires

Escherichia coli

Mots clés libres

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Résumé

Les interfaces hydrophobes sont essentielles au repliement des protéines qui vont se structurer pour les abriter du solvant majoritaire du vivant : l’eau. Les protéines membranaires, en particulier les canaux, voient le phénomène inverse avec un extérieur hydrophobe et un coeur hydrophile pour permettre le passage des solutés. L’Aquaporine Z (AqpZ) d’Escherichia coli est la synthèse de ces deux notions.Cette porine transmembranaire permet le passage de l’eau dans les cellules. Dans tous les règnes du vivant où elles ont été trouvées, les Aquaporines forment des tétramères remarquable- ment stables.Ce travail a investigué les différentes interfaces hydrophobes que présente l’Aquaporine Z. Tout d’abord l’interface protéine-protéine qui s’opère entre les monomères avec la création de mutants déstabilisant les tétramères. Ensuite nous avons étudié la dynamique de cet assemblage au cours du temps qui a montré la très grande stabilité de l’Aquaporine Z. Enfin, grâce à l’emploi de Styrène-Maleic Acid qui permet de solubiliser les protéines avec un anneau des lipides les plus proches, nous avons pu caractériser l’interface protéine-lipide et montrer l’importance des phospholipides anioniques pour l’Aquaporine Z.

Hydrophobic interfaces are crucial for protein folding as the proteins must organize themselves to shield these interfaces inside their structure from the major solvent for life : water. Membrane proteins, especially channels, are subjected to the opposite phenomenon requiring a hydrophobic outside while the inside is hydrophilic to allow solute flow. The Escherichia coli Aquaporin Z sums up these two concepts.This transmembrane pore allows water to enter cells. In all kingdoms in which they were found, Aquaporins formed very stable homotetramers.This work investigated the various hydrophobic interfaces of AqpZ. First the protein-protein interface within monomers by creation of mutants destabilizing the tetrameric assembly. The dynamic of this assembly was studied and has revealed the remarquable stability of AqpZ. I also use Styrene Maleic Acid copolymer, a new tool permitting protein solubilization with neighbouring lipid buoy, and I characterize the protein-lipid interface to show the importance of anionic lipids for AqpZ.