CISD2, protéine à centre Fe-S impliquée dans différentes pathologies humaines

CISD2, Fe-S Protein Involved in Several Human Pathologies

• Auteur / Autrice : Myriam Salameh
• Direction : Marie-Pierre Golinelli-Cohen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 25/03/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des substances naturelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1959-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté de médecine
• Jury : Président / Présidente : Herman Van Tilbeurgh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Myriam Seemann, Béatrice Py, Victor Duarte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Seemann, Béatrice Py

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies neurodégénératives

Wolfram, Syndrome de

Cytologie

Mots clés libres

Biochimie

Protéine Fe-S

Maladie neurodégénérative

Biochemistry

Fe-S protein

Neurodegenerative disease

Résumé

CISD2 appartient à la famille de protéines NEET caractérisée par une coordination atypique de leur centre [2Fe-2S] par trois cystéines et une histidine, et leur capacité à transférer leur centre [Fe-S] in vitro vers une protéine acceptrice. CISD2 est une protéine homodimérique ancrée au niveau des sites de contact entre le réticulum endoplasmique et la mitochondrie avec un centre [2Fe-2S] par protomère. La majeure partie de CISD2, dont son domaine de coordination du centre [Fe-S], est cytosolique. Ce dernier est très proche en séquence et en structure de celui de mitoNEET, autre membre de la famille NEET.En premier lieu, j’ai exprimé la partie soluble de CISD2 humaine chez E. coli puis je l’ai purifiée. J’ai ensuite étudié la stabilité de son centre et sa capacité à être transféré in vitro. J’ai montré que sa labilité et sa capacité à être transféré augmente à pH acide. Cependant, la dépendance de ces réactions vis-à-vis du pH est nettement moins importante que pour mitoNEET. De plus, contrairement à mitoNEET, je n’ai pas identifié de conditions pour laquelle le transfert du centre Fe-S serait rapide in vitro.J’avais ensuite montré que le glutathion réduit la stabilité du centre de CISD2 mais de manière plus modérée que pour mitoNEET. Pour finir, tout comme mitoNEET, CISD2 est extrêmement résistante à H2O2 à pH neutre mais la labilité de son centre augmente de manière significative à pH légèrement acide. Ensuite, je me suis intéressée à des mutations ponctuelles de CISD2 rencontrées chez des patients atteints par le syndrome de Wolfram de type 2 (N72S et S104P). J’ai alors constaté que ces deux mutations affectaient de manière significative la stabilité du centre Fe-S. Pour finir, je me suis focalisée sur l’interaction CISD2-BCL2. J’ai purifiée le domaine cytosolique de BCL-2, et j’ai confirmé l’interaction entre CISD2 et BCL-2 purifiées in vitro.

CISD2 belongs to the NEET family of proteins characterized by an atypical coordination of their [2Fe-2S] center by three cysteines and a histidine, and their ability to transfer their [Fe-S] center in vitro to an acceptor protein. CISD2 is a homodimeric protein anchored at contact sites between the endoplasmic reticulum and mitochondria with one [2Fe-2S] cluster per protomer. Most of CISD2, including its [Fe-S] cluster coordination domain, is cytosolic. The latter is very close in sequence and structure to that of mitoNEET, another member of the NEET family.I first expressed the soluble part of human CISD2 in E. coli and then purified it. I studied the stability of its cluster and its ability to be transferred in vitro. I showed that its lability and ability to be transfered increases at acidic pH. However, the dependence of these reactions on pH is much less than for mitoNEET. Moreover, unlike mitoNEET, I have not identified conditions under which the transfer of the Fe-S cluster would be fast. I then showed that glutathione reduces the stability of the CISD2 cluster but in a more moderate way than for mitoNEET. Finally, like mitoNEET, CISD2 is extremely resistant to H2O2 at neutral pH but the lability of its center increases significantly at slightly acidic pH. Next, I was interested in point mutations of CISD2 encountered in patients with Wolfram syndrome type 2 (N72S and S104P). I found that these two mutations significantly affected the stability of the Fe-S cluster. Finally, I focused on the CISD2-BCL2 interaction. I purified the cytosolic domain of BCL-2, and confirmed the interaction between purified CISD2 and BCL-2 in vitro.