Etude de la structure et du mécanisme d’action du complexe unfoldase PAN, un activateur du protéasome 20S
Auteur / Autrice : | Ziad Ibrahim |
Direction : | Frank Gabel, Michael Haertlein |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique pour les sciences du vivant |
Date : | Soutenance le 14/04/2016 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble) |
Jury : | Président / Présidente : Eva Pebay-Peyroula |
Examinateurs / Examinatrices : Frank Gabel, Javier Pérez | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Villeret, Olivier Coux |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
La dégradation intracellulaire des protéines est un processus fondamental qui a lieu dans tous les organismes, depuis les bactéries jusqu’aux êtres humains. La dégradation continuelle des protéines est nécessaire pour réguler les concentrations intracellulaires d’enzymes qui contrôlent toutes les réactions métaboliques, ainsi que le contenu général de toutes les autres protéines, en réponse aux modifications physiologiques. Un état d’équilibre dynamique se crée ainsi où la concentration intracellulaire d’une protéine peut être modulée aussi par des modifications de la vitesse de dégradation et de la vitesse de synthèse. Le travail présenté dans cette thèse porte sur le complexe d’activation du protéasome des cellules d’archaea (PAN). PAN est un complexe hexamerique énergie-dépendant découvert chez les archaeas et impliqué dans le dépliement des protéines substrat pour faciliter leur dégradation par le protéasome 20S. Toutes les études structurales du complexe PAN assemblé n’ont pas réussi à révéler la structure de la protéine à cause des difficultés rencontrées au niveau de la préparation et la stabilité des échantillons. La première partie du travail présenté a permis de déterminer une structure par Cryo-microscopie électronique et un modèle pseudo-atomique du complexe PAN hexamerique de Pyrococcus horikoshii. De plus, l’étude des différents états conformationnels du complexe induits par liaison du nucléotide ont permis de gagner plusieurs informations sur le mécanisme des unfoldases AAA+ et de proposer un mode d’action du complexe PAN. La seconde partie de l’étude a conduit à élucider la question sur la dynamique et les changements conformationnels des systèmes AAA+ unfoldases en général et du complexe PAN en particulier pendant le dépliement des protéines substrats. La méthode de variation de contraste en diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) couplée avec de la spectroscopie de fluorescence appliqué à l’étude en temps réel du processus de dépliement de substrat par le système PAN de Methanococcus jannaschii a permis de révéler, pour la première fois, des mouvements de contraction de PAN pendant le dépliement du substrat induits par l’hydrolyse de l’ATP et suivis par une relaxation de la molécule à la fin du processus. Le mécanisme de dépliement par PAN semble être un mouvement de pompage péristaltique qui entraine un dépliement directionnel du substrat. L’ensemble de ce travail contribue à mieux comprendre la structure et le mécanisme d’action de la machine PAN dans les cellules et d’avoir une idée plus claire sur la dynamique fonctionnelle des complexes AAA+ à l’origine de leurs fonctions biologiques.