Export régulé des récepteurs couplés aux protéines G depuis des compartiments de biosynthèse vers la membrane plasmique

Regulated export of G protein-coupled receptors from compartments of biosynthese to the plasma membrane

• Auteur / Autrice : Hamasseh Shirvani
• Direction : Stefano Marullo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génétique, cellulaire, immunologie, infectiologie et développement (Paris ; ....-2013)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasma sanguin

Récepteurs CCR5

Membrane cellulaire

physiologie

Interactions entre récepteurs

Récepteurs couplés aux protéines G

Pharmacologie

Membrane cellulaire

Cellules -- Interaction

Récepteurs couplés aux protéines G

Résumé

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), la plus grande famille de récepteurs membranaires, sont impliqués dans presque toutes les grandes fonctions physiologiques de l'organisme. Le nombre de ces récepteurs à la surface cellulaire au moment de la stimulation représente un paramètre essentiel de leur réponse fonctionnelle. Les travaux présentés dans ce manuscrit étudient les mécanismes qui contrôlent l'adressage vers la membrane plasmique de deux récepteurs en particulier, le récepteur de chimiokine CCR5 et le récepteur métabotropique GBR1 de l'acide gamma amiobutyrique (GABA), pour lesquels l'adressage vers la surface constitue une régulation essentielle de leurs fonctions physiologiques. Nous avons pu caractériser une famille de protéines ubiquitaires, les PRAF (de Prenylated Rab Acceptor Protein), comptant trois isoformes, qui contribuent à la rétention intracellulaire de CCR5 et GBR1. En particulier, l'adressage de surface de CCR5 et GBR1 depuis le RE est contrôlé négativement par PRAF2. En ce qui concerne CCR5, nous avons découvert qu'il était majoritairement (à 90%) retenu à l'état fonctionnel dans le réticulum endoplasmique (RE) et le Golgi. Nous avons montré que la libération de CCR5 à partir du RE était favorisée par son association avec CD4, qui fonctionne, dans ce contexte, comme une protéine d'escorte. CD4 induirait un changement conformationnel permettant de lever la rétention de CCR5 par PRAF2 dans le RE. L'adressage de GBR1 à la surface nécessite l'interaction avec l'isoforme GBR2 du récepteur. Comme PRAF2, GBR2 interagit avec la queue C-terminale de GBR1, masquant ainsi le signal de rétention de type RXR qui représente une interface d'interaction entre GBR1 et PRAF2. PRAF2 est un ''gate-keeper'', un contrôleur négatif de l'export de GB1. L'interaction de GB1-PRAF2 représente un nouveau mécanisme de contrôle de la fonction du GBR, fondée sur l'équilibre stoechiométrique entre PRAF2 et GBR2. Nos suggèrent que tous les membres de la famille des PRAFs, pourraient fonctionner comme des gate-keepers dans les compartiments où ils sont exprimés et que leur niveau d'expression est inversement proportionnel à la densité des récepteurs en surface. Nos travaux ont permis de montrer que ce nouveau mécanisme de régulation de l'expression de surface des RCPG peut être perturbé dans des conditions pathologiques comme la dépression.

G-protein coupled receptors (GPCRs) are the largest family of membrane receptors and are involved in major physiological functions. The number of these receptors on the cell surface at the time of stimulation is crucial for their functional response. Our work focuses on the mechanisms that control the targeting to the plasma membrane of two GPCRs, the chemokine CCR5 receptor and the -aminobutiric acid (GABA) metabotropic receptor (GB1). Here, we demonstrate how a family of ubiquitus proteins, PRAFs (Prenylated Rab Acceptor of protein), contribute to the intracellular retention of CCR5 and GB1. In particular, the membrane export of CCR5 and GB1 from the endoplasmic reticulum (ER) is negatively controlled by PRAF2. For CCR5, we report that the majority of fully functional CCR5 (90%) is maintained within intracellular compartments (ER and Golgi). We show that the release of CCR5 from the ER is enhanced by its association with CD4, which functions in this context, as an escort protein. CD4 induces a conformational change in the CCR5/praf2 complex, thereby liberating CCR5 from PRAF2 and promoting its trafficking to the plasma membrane. As for GB1, its cell surface translocation requires the interaction with the GB2 receptor isoform. GB2 interacts with the C-terminal tail of GB1, masking an RXR retention signal that represents a new mechanisms for controlling the function of GABA receptors based on the stoichiometric balance between PRAF2 and GB2. PRAF2 is therefore considered a ''gatekeeper,'' a negative controller for export of GB1. In conclusion, our data suggest that specific PRAF family members work as ''gatekeepers'' within the compartments where they are expressed and therefore could act as regulators of GPCR export. This mechanism of GPCR regulation can be perturbed in pathologic conditions since PRAF2 itself is regulated in vivo in depression-like states in mice.