Structure et fonction du transporteur d'acides aminés lysosomal PQLC2

Structure and function of the lysosomal amino acid transporter PQLC2

• Auteur / Autrice : Layal Jamal
• Direction : José Luis Vazquez-Ibar
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Transport des acides aminés

Structure des protéines

Lysosomes

Signalisation mTORC1

Protéines de transport membranaire

Protein structure

Membrane transport proteins

Lysosomes

Amino acid transport

MTORC1 signaling

Résumé

PQLC2, le transporteur d'acides aminés cationique lysosomal, a récemment été identifié comme un capteur en acides aminés cellulaires, le principal régulateur de la signalisation mTORC1, une voie centrale pour la régulation de la croissance et du métabolisme cellulaires. Le mécanisme qui relie la détection des acides aminés par PQLC2 et la régulation de mTORC1 à la surface lysosomale reste encore inconnu ; cependant, des études récentes ont fourni les premiers indices. Dans des conditions de rareté des substrats PQLC2 (acides aminés cationiques), PQLC2 recrute à la surface lysosomale un complexe formé par trois protéines cytosoliques : les facteurs d'échange de nucléotides guanine C9ORF72 et SMCR8, et WDR41, l'ancre entre PQLC2 et le complexe. Il est à noter que les mutations congénitales du gène codant pour C9ORF72 provoquent des formes familiales de sclérose latérale amyotrophique et de démence frontotemporale. Afin de mieux comprendre le rôle physiologique du PQLC2, notre laboratoire a exprimé dans la levure et purifié PQLC2. En utilisant une protéine récombinante et une combinaison d'outils biochimiques, biophysiques et de biologie structurale, le doctorant étudiera le mécanisme de transport de ce transporteur ainsi que les déterminants moléculaires et les conséquences fonctionnelles de l'interaction de PQLC2 avec le complexe C9ORF72/SMCR8/WDR41. Les résultats de cette thèse de doctorat établiront de nouveaux ponts entre le rôle de détection des acides aminés de PQLC2 et la signalisation de mTORC1. En outre, elle ouvrira de nouvelles voies reliant les propriétés fonctionnelles de PQLC2 et deux maladies neurodégénératives.

PQLC2, the lysosomal cationic amino acid transporter, has been recently identified as a sensor of cellular amino acid content, the main regulator of mTORC1 signaling, a central pathway for the regulation of cell growth and metabolism. The mechanism that connects PQLC2 amino acid sensing and mTORC1 regulation at the lysosomal surface still remains unknown; however, recent studies have provided the first clues. In conditions of scarcity of PQLC2 substrates (cationic amino acids), PQLC2 recruits at the lysosomal surface a complex formed by three cytosolic proteins: the guanine nucleotide exchange factors C9ORF72 and SMCR8, and WDR41, the anchor between PQLC2 and the three-protein complex. Of note, congenital mutations in the gene encoding C9ORF72 causes familial forms of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. In order to better understand the physiological role of PQLC2 our laboratory has expressed in yeast and purified PQLC2. Using recombinant protein and a combination of biochemical, biophysical and structural biology tools the PhD student will investigate the transport mechanism of this transporter as well as the molecular determinants and functional consequences of PQLC2 interaction with the C9ORF72/SMCR8/WDR41 complex. Results from this PhD thesis will set new bridges between the amino acid sensing role of PQLC2 and mTORC1 signaling. In addition, it will open new avenues linking the functional properties of PQLC2 with two neurodegenerative diseases.