Etude de la spécificité des interactions protéine-protéine : application au complexe Alix-domaine SH3 des Src Kinases

Studies on protein-protein interaction : and its applications in ALIX/SFKs-SH3 complexes

• Auteur / Autrice : Xiaoli Shi
• Direction : Xavier Morelli, Mingdong Huang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie structurale
• Date : Soutenance le 10/02/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Lin Zhang
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Morelli, Mingdong Huang, Lin Zhang, Stefan Arold, Lin Tianwei, Philippe Roche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stefan Arold, Lin Tianwei

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calorimétrie

Rayons X

Résonance plasmonique de surface

Résonance magnétique nucléaire

Biochimie -- Technique

Src kinase

VIH (virus)

Sida

Mots clés libres

Interaction Protéine-Protéine

Vih

Nef

Src Kinase

Domaine SH3

Alix

Protein-Protein Interaction

Hiv

Nef

Src Kinase

SH3 domain

Alix

Résumé

Les domaines SH3 (Src Homology domain) représentent l'un des modules protéiques le plus largement répandu dans la nature. Ils participent à des interactions intra- et intermoléculaires avec d’autre partenaires au travers de la formation et de la dissociation de complexes multi-protéiques. Le gène nef du Virus d'Immunodéficience Humain (VIH-1) code pour la protéine nef, importante pour la réplication du virus et le développement optimal du SIDA (Syndrome d’Immunodéficience Acquise) chez les personnes infectées. De précédentes études ont mis en évidence que la protéine nef utilise un mode « tertiaire » d’interaction pour mettre en place une affinité et une sélectivité élevées envers les domaines SH3 des kinases de la famille Src (SFKs). Savoir si cette stratégie de reconnaissance tertiaire des domaines SH3 peut être retrouvée dans des protéines cellulaires humaines est donc une question importante pour évaluer le degré de spécificité de la protéine nef comme cible anti-HIV. Nous avons identifié Alix (ALG-2 [apoptosis-linked gene 2]-interacting protein X) comme protéine originale interagissant avec le domaine SH3 de la kinase de cellules Hématopoïétique (Hck). Alix possède une sélectivité comparable à nef envers les domaines SH3 de SFKs. Nous avons combiné une analyse biophysique et structurale, alliant des méthodes telles que la microcalorimetrie à titration isotherme(‘ITC’), la Résonance Plasmonique de Surface (‘SPR’), des méthodes in vitro dites de ‘GST pulldown’, l'interférométrie (‘NPOI’), la Résonance Magnétique Nucléaire (‘NMR’ - HSQC) et la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) pour explorer les caractéristiques définissant le mode d’interaction entre Alix et le domaine SH3 de la kinase Hck. Cette étude démontre que la protéine cellulaire Alix est unique, structurellement différente mais fonctionnellement semblable à nef.

Src homology (SH) 3 domains is one of the most wide-spreaded protein modules found in nature. They mediate both inter- and intra-molecular protein-protein interactions (PPIs) through the formation and dissociation of multi-protein complexes. These SH3-mediated interactions are responsible for signal transduction, cytoskeleton organization and other cellular processes. The nef gene of Human immunodeficiency virus (HIV-1) encodes the HIV-1 Nef protein, which is important for optimal virus replication and development of AIDS (acquired immunize deficiency syndrome) in HIV-1 infected persons. Previous studies show that the HIV-1 Nef protein uses a “tertiary” binding mode to achieve high affinity and selectivity toward SH3 domains of Src-family kinases (SFKs). Whether this strategy of ‘tertiary’ binding mode of SH3 domains can be found in human cellular proteins, besides HIV-1 Nef, is an important question in the specificity of the HIV-1 Nef protein as an anti-HIV target. We identified Alix (ALG-2 [apoptosis-linked gene 2]-interacting protein X) as a novel protein interacting with Hemopoietic cell kinase (Hck) SH3 domain. Alix has similar selectivity towards SH3 domains of SFKs as the HIV-1 Nef. We have combined biophysical and structural biology analysis, including ITC (isothermal titration calorimetry), SPR (surface Plasmon resonance), GST (glutathione S-transferase) pull-down, interferometry, HSQC (heteronuclear single quantum coherence) and SAXS (small-angle X-ray scattering) to explore the characteristics of Alix-SH3 recognition mode. This study shows that Alix as a unique cellular protein, which is structurally different but functionally similar in recognizing HIV-1 Nef. The structural information of the Alix-Hck association facilitates the understanding of how Hck and Alix assist viral budding and cell surface receptor regulation.