Conception de nano-anticorps conformationnels comme nouveaux outils d'étude de l'activité des GTPases de la sous-famille RHOA

Conformationnal nanobodies as new way to study RHOA subfamily activity

• Auteur / Autrice : Laura Keller
• Direction : Gilles Favre, Aurélien Olichon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 20/01/2017
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Clonage moléculaire

Protéines du cytosquelette

GTPases Rho

Mots clés libres

RHOA

GTPase

Activité

Intracorps

Nanobodies

RHOA

GTPase

Activity

Intrabodies

Nanobodies

Résumé

Les GTPases de la sous famille RHOA participent à la régulation de nombreuses voies de signalisation qui contrôlent la dynamique du cytosquelette cellulaire et une grande diversité de fonctions telles que la prolifération, la division, la migration et la polarité cellulaires. Ce sont de véritables interrupteurs moléculaires qui, en réponse à un stimulus, changent de conformation tridimensionnelle pour activer leurs protéines effectrices cibles. Elles existent donc sous deux formes, une forme inactive liant le GDP et une forme active, liant le GTP. La proportion de forme active est extrêmement régulée au niveau spatial et temporel dans une cellule et représente moins de 10% de sa totalité. Depuis près de 20 ans, le seul outil disponible pour étudier leur activation est constitué par le domaine de liaison d'un effecteur, le RBD. Peu stable, faiblement soluble et peu adaptable, de nouveaux outils sont nécessaires afin de mieux comprendre la fine régulation de ces protéines. Les anticorps à simple domaine, VHH ou nanobodies, sont caractérisés par leur stabilité, solubilité, haut rendement de production et versatilité de fonctionnalisation. A partir d'une nouvelle banque d'anticorps à simple domaine optimisée pour la production d'intracorps, nous avons isolés différents clones capables de reconnaître in vitro et de bloquer in cellulo la forme active de ces protéines. L'un de ces clones permettra le développement d'un nouvel outil de mesure de l'activité de ces protéines in vitro tandis qu'un autre, in cellulo, permettra de mieux comprendre la régulation spatiale et temporelle des protéines endogènes.

RHOA small GTPase belongs to a subfamily acting as a molecular switch activating major signaling pathways that regulate cytoskeletal dynamics and a variety of cellular responses such as cell cycle progression, cytokinesis, migration and polarity. RHOA activity resides in a few percent of GTP loaded protein, which is finely tuned by a crosstalk between regulators of the GTPase cycle. Manipulating a single RHO at the expression level often induces imbalance in the activity of other RHO GTPases, suggesting that more specific tools targeting these active pools are needed to decipher RHOA functions in time and space. We decided to use single domain antibodies, also known as VHH or nanobodies, as a new tool for studying RHOA activation. We produced and screened a novel fully synthetic phage display library of humanized nanobodies (NaLi-H1) to develop conformational sensors of the GTP loaded active conformation of RHO subfamily. We obtained several high affinity nanobodies against RHOA's active form which we characterized as RHO active antibodies in vitro and RHO signaling blocking intrabodies in cellulo. These new tools will facilitate and improve our current knowledge of this peculiar protein subfamily and will be a paradigm for the study of other RHO related small GTPases.