Mécanismes moléculaires du repliement des protéines intrinsèquement désordonnées

Molecular mechanisms of folding of intrinsically disordered proteins

• Auteur / Autrice : Francesca Troilo
• Direction : Stefano Gianni, Sonia Longhi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie structurale
• Date : Soutenance le 21/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Università degli studi La Sapienza (Rome)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Roberto Santucci
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Francesco Malatesta, Anna Maria Caccuri, Brigitte Gontero-Meunier, Frédéric Carrière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines phosphatases

Virus de la rougeole

Nucléoprotéines

Mots clés libres

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Résumé

Cette thèse étudie les mécanismes moléculaires du repliement des protéines intrinsèquement désordonnées (IDPs). En particulier, nous avons étudié l'interaction entre NTAIL, le domaine intrinsèquement désordonné de la nucléoprotéine du virus de la rougeole, et le domaine X (XD) de la phosphoprotéine. Lors de l’interaction avec XD, NTAIL subit un repliement α-hélical au sein d’un élément de reconnaissance moléculaire (α-MoRE), alors que les régions adjacentes restent désordonnées («fuzzy»). L’appendice «fuzzy» précédant l'α-MoRE diminue l’affinité pour XD ainsi que la vitesse de repliement de l'α-MoRE. A l’aide de nombreux variants de NTAIL (variants ponctuels, tronqués et artificiels) et d’expériences de cinétique fondées sur la technique de relaxation par saut de température, nous avons montré que NTAIL se replie via un mécanisme de nucléation-condensation, la partie centrale de l'hélice étant responsable des interactions initiales. Nous avons aussi montré que la région «fuzzy» réduit la vitesse de repliement de l'α-MoRE via une combinaison d'effets entropiques et enthalpiques. L’étude de l'interaction entre NTAIL et un variant de XD qui adopte uniquement la conformation native, a montré que les étapes de liaison et de repliement de NTAIL dépendent fortement de la forme de XD, suggérant que cette IDP se replie par nucléation hétérogène via un mécanisme induit par la forme du partenaire («templated folding»). Enfin, nous avons également étudié l'interaction entre NTAIL et la protéine de choc thermique de 70 kDa (Hsp70). Des approches mutationnelles ont montré que NTAIL lie Hsp70 et XD en utilisant différents mécanismes, confirmant ainsi l'extrême polymorphisme des IDPs

In this thesis, we studied the interaction between the intrinsically disordered domain of the nucleoprotein (N) of Measles virus (MeV), NTAIL, and its partner XD, the X domain of the MeV phosphoprotein (P). It had been previously shown that the α-MoRE (residues 489-506) of NTAIL undergoes an α-helical folding after binding to XD (induced fit mechanism) while regions flanking the α-MoRE remain disordered (fuzzy) in the complex. The fuzzy appendage preceding the α-MoRE was shown to decrease the binding affinities towards XD and the rate of folding of the α-MoRE. In this thesis, by producing NTAIL variants (single-site variants, truncation variants, artificial variants) and performing kinetic experiments of the interaction with XD, we studied the folding after binding mechanism of NTAIL at the single residue level, and investigated the mechanisms through which the fuzzy region hampers the binding affinity and the folding rate of the α-MoRE. We concluded that the central part of the helix is responsible for the initial interactions driving the binding with XD. Moreover, we found that the fuzzy region causes a decrease in the folding rate of the α-MoRE through a combination of entropic and enthalpic effects. We also studied the interaction between NTAIL and a variant of XD, I504A, that populates only the native state. These studies showed that both the binding and the folding steps of the NTAIL-XD interaction are highly dependent on the shape of XD, suggesting that this IDP folds by heterogeneous nucleation via a mechanism induced by the shape of the partner (templated folding).