Le rôle d'IQGAP1 dans la polymérisation de l'actine : implications possibles dans la motilité cellulaire

The role of IQGAP1 in actin polymerisation : possible implications in motility

• Auteur / Autrice : Andrea Pelikan Conchaudron
• Direction : Marie-France Carlier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biochimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calmoduline

Mots clés libres

Rac1

Cdc42

N-wasp

Bout barbé du filament d'actine

Résumé

IQGAP1 est une grande (189 kDa) protéine modulaire, découverte en 1994. Elle a de multiple partenaires comme l'actine et les protéines de signalisation calmoduline (CaM), Cdc42 et Rac1. Elle est impliquée dans l'organisation de l'actine et des microtubules (MT) dans des processus de motilité, comme l'adhésion, la migration et le cytocinèse, et elle est surexprimée dans les cancers métastatiques. Dans la cellule, lQGAP1 se concentre au lamellipode, où elle colocalise avec N-WASP, et aux jonctions adhérentes. LQGAP1 fixe aussi des protéines se liant aux bouts plus des MTs, et fait partie de plusieurs voies de signalisation, par exemple la voie MEK-ERK. Le mécanisme moléculaire responsable des activités d'IQGAP1 n'est pas connu, en partie dû à la grande taille, l'insolubilité et la structure inconnue de la protéine, le grand nombre de ligands et le manque de méthodes adaptées pour tester des activités potentielles. Des travaux récents des laboratoires de G. Bloom et de R. Kroschewski, avec notre collaboration, ont démontré qu'IQGAP1 active la polymérisation de l'actine par la voie N-WASP-Arp2/3. J'ai exprimé la protéine entière ainsi que plusieurs fragments. Je démontre que la protéine entière bloque la croissance au bout barbé du filament d'actine avec un Kd de 34 nM, et sa dépolymérisation avec un Kd de 4 nM. Cette activité est inhibée par la CaM (Kd CaM-IQGAP1 = 40 nM). Je montre aussi que la CaM abolit la fixation d'IQGAP1 à Rac1 et la région BR-CRIB de N-WASP comme déjà vu pour Cdc42. Ensuite je remets en cause les capacités d'IQGAP1 d'activer N-WASP. Mes résultats fournissent de nouvelles idées sur les activités complexes d'IQGAP1 et leur régulation par CaM.

IQGAP1 is a large (189 kDa) modular protein, discovered in 1994 as a multipartner protein associating with the signalling proteins calmodulin (CaM), Cdc42, Rac1, and directly with actin. It is involved in the organisation of actin and microtubules (MT) in motility processes such as adhesion, migration and cytokinesis, and is overexpressed especially in metastatic cancers. Ln cells IQGAP1 is found mainIy in the lamellipodium, colocalising with N-WASP, and in adherens junctions. IQGAP1 also binds proteins associated with MT plus ends, and it is involved in several signalling pathways, among others the MEK-ERK signalling. The molecular mechanisms responsible for the activities of IQGAP1 are not known, in part due to the large size, poor solubility and unknown folding of the protein, the large number of its ligands and the lack of appropriate methods to challenge putative activities. Recent work from the laboratoiries of G. Bloom and R. Kroschewski, with our collaboration, has shown that IQGAP1 stimulates actin assembly through the N-WASP-Arp2/3 pathway. I have expressed and purified the full length protein and several fragments. I show that full length IQGAP1 is a potent barbed end capping protein, that blocks assembly of actin at the filament barbed end with a Kd of 34 nM and disassembly of ADP-F-actin with a Kd of 4 nM. The barbed end capping activity is abolished by CaM (Kd CaM-IQGAP1 = 40 nM). I show that CaM abolishes the interaction of IQGAP1 with not onIy Cdc42 but also Rac1 and the BR-CRIB domain of N-WASP. I further challenge IQGAP1's N-WASP activating abilities. These results provide new insight into the complex activities of IQGAP1 and their regulation by CaM.