Décryptage d'un nouveau mécanisme régulant l'assemblage/désassemblage de réseaux galectine-glycoconjugués au cours d'interactions cellule-cellule

Deciphering a novel mechanism regulating galectin-glycoprotein lattice assembly/disassembly during cell-cell interactions

• Auteur / Autrice : Pauline Touarin
• Direction : Françoise Guerlesquin, Latifa El Antak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie structurale et génomique
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Macromoléculaires (LISM) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : James N. Sturgis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludger Johannes, Guido Pintacuda
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Busson, Jean-Pierre Simorre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides sialiques

Lymphocytes B

Polyosides

Galectines

Mots clés libres

.

Résumé

Les Galectines forment des réseaux d’interactions qui impliquent des β-galactosides et participent à de nombreux processus biologiques. Au niveau extracellulaire, les fonctions biologiques des Galectines proviennent de leur capacité à interagir avec des glycans localisés à la surface des cellules. L’interaction de la Galectine-1 (Gal-1) et son ligand non-glycosylé, le pre-BCR, est le premier exemple d’une interaction des Galectines indépendante des glycans au niveau extracellulaire. Cette interaction est cruciale pour le développement des cellules B et fait intervenir des réseaux d’interactions entre les cellules pre-BII et stromales médiés par Gal-1, formant une synapse pre-B. Nous avons montré que λ5-UR induit des modifications spécifiques de l’affinité de Gal-1 pour certains glycans membranaires. De plus,cette interaction permet à Gal-1 d’acquérir spécifiquement une réactivité vis-à-vis de glycans porteurs d’acides sialiques liés en α2-3 présents spécifiquement à la surface des cellules pre-BII. Nous avons également pu décrypter les modifications des contacts intermoléculaires entre Gal-1 et cet épitope osidique. Des études comparatives avec le peptide synthétique Anginex ont permis de démontrer que bien qu’interagissant sur la même surface que λ5-UR, celui-ci induisait des modifications d’affinité de Gal-1 différentes liées à des modifications de la dynamique interne du site d’interaction des glycans de Gal-1 différentes en fonction du peptide interagissant. Le site d’interaction protéique de Gal-1 peut être impliqué dans d’autres processus cellulaires et servir à affiner les interactions Gal-1/glycoconjugués, agissant tel un rhéostat physiologique.

Galectins are bridging glycosylated molecules by their β-galactoside moieties, forming a network involved in many physiological functions. Extracellularly, galectins function has been mainly described through carbohydrate binding activity. The first example of a carbohydrate-independent interaction outside the cell concerns galectin-1 (Gal1) and its ligand, the pre-BCR. This interaction has a crucial role in B-cell development through the formation of a Gal1-dependent lattice between pre-BII and stromal cells. Our previous study revealed that Gal1 interacts with a motif of the pre-BCR (λ5-UR) on a surface adjacent to the Gal1 CBS (Carbohydrate Binding Site) and allows Gal1 to undergo selective affinity changes in its carbohydrate-binding activity in vitro.Using solution state on cell NMR spectroscopy, we investigated the effect of λ5-UR interactions on Gal1 binding activity for its physiological ligands expressed on pre-BII and stromal cell surfaces. We show that λ5-UR can specifically induce a ligand binding shift of Gal1 when bound to its cell surface ligands. We also identified one glycan epitope for which Gal1 increases its affinity upon λ5-UR interaction and deciphered the intermolecular contact changes induced by λ5-UR. In addition, glycan arrays screening combined to NMR relaxation data showed that λ5-UR changes the internal dynamics of specific Gal1 CBS residues resulting in the targeting of specific glycan epitopes. This cellular and structural NMR study ever conducted at atomic resolution for a member of the galectins demonstrates that Gal/unglycosylated protein interactions can act as physiological regulators of Gal1 lattice interactions at the cell surface.