Etudes fonctionnelles et structurales d'ASP1, une protéine de liaison des phéromones chez l'abeille

Functionals and structurals studies of ASP1, a pheromone binding protein from the honeybee

• Auteur / Autrice : Marion Pesenti
• Direction : Mariella Tegoni, Christian Cambillau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Biochimie, Biologie structurale et Génomique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Transduction du signal cellulaire

Structure moléculaire

Phéromones

Abeille domestique

Résumé

Dans les sociétés d’abeilles domestiques (Apis mellifera), la reine contrôle le développement et la caste des membres de la ruche. La reine secrète pour cela un mélange phéromonal de minimum dix composés, pour la plupart hydrophobes. Ces composés agissent sur les ouvrières et les bourdons entraînant un large spectre de réponses sociales et sexuelles. Certains de ces composés sont capturés dans la lymphe antennaire et transportés vers le récepteur par plusieurs protéines liant les phéromones (PBP), et entraînent, après une cascades d’évènement moléculaires, la transduction du signal au niveau de la membrane des axones. Nous avons déterminé les structures de la principale PBP antennaire identifiée chez les ouvrières et les bourdons (ASP1) sans ligand, en complexe avec le composé principal du mélange phéromonal mandibulaire de la reine, ainsi qu’avec des composés non phéromonaux, à différents pH. À pH acide, la structure est monomérique, et l’existence et la forme de son site de liaison dépendent de la conformation de l’extrémité C-terminale, ce qui implique l’interaction de deux facteurs : la présence d’un ligand et un pH bas. Au contraire, la structure d’ASP1 à pH 7. 0 est un dimère présentant un échange de domaine avec un ou deux ligands par monomère. Cette dimérisation est contrôlée par la nature d’un seul résidu, Asp35, car les structures des mutants Asn et Ala restent monomérique à pH 7. 0, identiques à la protéine native à pH acide. Asp35 n’est conservé que dans environ 30% des PBPs à chaîne moyenne, et est remplacé par d’autres résidus comme Asn, Ala ou Ser, excluant la possibilité de dimérisation avec échange de domaine. Par conséquent, ces différentes PBPs à chaîne moyenne, tout comme les PBPs de noctuelles, exhibent différents mécanismes de relargage du ligand et de reconnaissance du récepteur.

In honey bee (Apis mellifera) societies, the queen controls the development and the caste status of the hive members. The queen bee secretes a pheromonal blends comprising ten or more components, mainly hydrophobic. These components act on the workers and male, eliciting a large range of social or sexual responses. Some of them are captured in the antennal lymph and transported to the receptor by the means of pheromone binding proteins (PBP), and elicit, after a cascade of molecular events, signal transduction at the axon membrane level. We have determined the structures of the main antennal PBP identified in workers and male honey bees (ASP1) without ligand, in complex with the main component of the queen mandibular blend, and with non pheromonal components at different pH. At acidic pH, the structure is a monomer, where the binding site integrity depends on the C-terminus conformation and the interplay of two factors: the ligand and pH. Contrary to the ASP1 structure at low pH, ASP1 structure crystallized at pH 7. 0 is a domainswapped dimer with one or two ligands per monomer. This dimerization depends on the nature of a unique residue, Asp 35, since Asn or Ala mutants remain monomeric at pH 7. 0, as does native ASP1 at pH 4. 0. Asp35, however, is conserved in only ~30% of medium chains PBPs, and is replaced by other residues such as Asn, Ala or Ser (and others), excluding thus that they may perform domain swapping. Therefore, these different medium-chains PBPs, as well as PBPs from moths, very likely exhibit different mechanisms of ligand release and receptor recognition.