Etude structurale, dynamique et fonctionnelle de la protéine BAF phosphorylée : un dimère muté dans un syndrome de vieillissement prématuré

Structural, dynamics and functional study of the phosphorylated BAF protein : a dimer mutated in a premature ageing syndrome

• Auteur / Autrice : Agathe Marcelot
• Direction : Sophie Zinn-Justin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie structurale
• Date : Soutenance le 19/11/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Fonction et architecture des assemblages macromoléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Herman Van Tilbeurgh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanna Musco, Nicolas Wolff, Patrick England, Pamela Geyer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Giovanna Musco, Nicolas Wolff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cockayne, Syndrome de

Résonance magnétique nucléaire

Protéines de liaison à l'ADN

Mots clés libres

RMN

Cristallographie à rayons X

Phosphorylation

BAF

Lamina

Syndromes progeroïdes

NMR

X-Ray crystallography

Phosphorylation

BAF

Lamina

Progeroid syndromes

Résumé

Les syndromes progéroïdes sont des maladies génétiques induisant un vieillissement prématuré chez de jeunes patients. Certains de ces syndromes sont dus à des mutations de la lamina nucléaire. Afin d’augmenter les chances de développer de nouvelles drogues contre ces laminopathies progéroïdes, l’une des approches est de caractériser les mécanismes qui y sont mis en jeu in vitro. Le complexe formé par le domaine C-terminal de la lamine A/C et la protéine dimérique BAF (Barrier-to-Autointegration Factor) est muté dans plusieurs cas de syndromes progéroïdes. La phosphorylation de BAF par Vaccinia-Related Kinase 1 régule la localisation et certaines fonctions de cette protéine au cours de la mitose. J’ai analysé la structure et la dynamique de BAF phosphorylé (pBAF) en utilisant la spectroscopie par Resonnance Magnetique Nucleaire (RNM) résolue dans le temps et la cristallographie aux rayons X, et conclu que la phosphorylation de BAF modifie son équilibre conformationnel. J’ai étudié en détails les interactions intramoléculaires impliquées dans cet équilibre à l’aide de la spectroscopie RMN et de simulations de dynamique moléculaire. Puis, j’ai mesuré les affinités de pBAF pour ses partenaires in vitro en utilisant le Titrage Calorimétrique Isotherme et la fluorescence. Finalement, j’ai recherché les causes moléculaires des phénotypespathologiques causés par des mutations de BAF, et conclu à un défaut d’interaction (pour le premier mutant), et d’équilibre conformationnel (pour le second), à explorer in vivo.

Progeroid syndromes are genetic premature ageing diseases that can be due to mutations affecting the nuclear lamina. To increase the chances of developing new therapeutics against it, a common approach is to characterise the molecular mechanisms of the disease in vitro. The complex binding DNA and emerin to the lamina via the dimeric protein “BAF”(Barrier-to-Autointegration Factor) is mutated in several progeroid syndromes. The phosphorylation of BAF by the Vaccinia Related Kinase 1 regulates the localisation and some function of this protein during mitosis. I analysed the structure and the dynamics of BAF phosphorylated (pBAF) using time resolved Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) and X-ray crystallography, and concluded that BAF phosphorylation modifies its conformational equilibrium. In detail, I studied the intra-molecular bonds involved if this equilibrium using NMR spectroscopy and molecular dynamics simulations. Then, I measured pBAF affinities for its partners using Isothermal Titration Calorimetry, and fluoresence in vitro. Finally, I investigated the molecular cause of pathological phenotypeson two BAF mutants and concluded to binding (for the first mutant) and conformational equilibrium (for the second) defects, to explore in vivo.