DUCS, la déubiquitinase UCH-L1 et la signalisation calcique

DUCS – Deubiquinating enzymes and Calcium signalling

• Auteur / Autrice : Marie Perrier
• Direction : Alexandre Bouron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physiologie-Physiopathogies-Pharmacologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BGE - Laboratoire Biosciences et bioingénierie pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : GEN&CHEM

Mots clés

Mots clés libres

Canaux calciques

Déubiquitination

Ubiquitination

Neurones

Cerveau

Calcium channels

Deubiquitination

Ubiquitination

Neurons

Brain

Résumé

L'ubiquitination consiste en la fixation du polypeptide ubiquitine sur des protéines cibles. Ce processus de modification post-traductionnelle participe au contrôle de la destinée des protéines (via le protéasome ou les lysosomes) et régule aussi de nombreux processus biologiques essentiels comme l'endocytose, la localisation subcellulaire ou l'activité des protéines. L'ubiquitination peut être inversée par des protéases de type déubiquitinases (DUBs). Ces enzymes régulent la dégradation des protéines et sont impliquées dans le recyclage des molécules d'ubiquitine. Une altération du système d'ubiquitination/déubiquitination serait impliquée dans la pathogenèse de nombreuses pathologies humaines tels que les cancers et des pathologies neurodégénératives. Le maintien d'un équilibre entre ces réactions d'ubiquitination et de déubiquitination est primordial pour un organe comme le cerveau. Dans le laboratoire nous nous intéressons, via des approches pharmacologiques, au rôle joué par les DUBs sur les canaux calciques dépendants du voltage (VGCCs) exprimés par les neurones du système nerveux central. Nos données indiquent que l'inhibition des DUBs s'accompagne d'une dégradation lysosomale des canaux de type Cav1.2. Un effet similaire est observé lorsqu'on bloque spécifiquement la DUB UCH-L1, très abondante dans le cerveau. Le projet de thèse vise à mieux comprendre le rôle de UCH-L1 dans l'adressage, le trafficking et la dégradation des VGCCs neuronaux, principalement Cav1.2. Nous essaierons également de déterminer si d'autres types de protéines membranaires sont affectées par UCH-L1. Nous analyserons l'impact d'une inhibition de UCH-L1 sur les compartiments calciques neuronaux. Par ailleurs, nous compléterons ce travail in vitro par des expériences in vivo pour savoir quels territoires du cerveau sont les plus affectés par une inhibition de l'activité de UCH-L1. Les résultats obtenus lors de cette thèse permettront une meilleure compréhension du rôle de UCH-L1, une DUB fortement exprimée dans le cerveau, dans la physiologie neuronale.

Ubiquitination consists in the attachment of ubiquitin (Ub) to target proteins. This post-translational modification controls the fate of proteins (via proteasomal or lysosomal mechanisms) and is imperative in the regulation of various key cellular processes such as endocytosis, subcellular localization and activity of proteins. Ubiquitination can be reversed by deubiquitinating enzymes (DUBs), a class of proteases that regulate degradative processes and contribute to the recycling of Ub molecules. Deregulation of the Ub conjugation/deconjugation system has been linked to the pathogenesis of various human diseases like cancers and neurodegenerative disorders. It is now clear that maintaining a balanced interplay between ubiquitinating and deubiquitinating reactions is of crucial pathophysiological importance for the brain. We have recently started to examine the impact of DUBs on native voltage-gated Ca2+ channels (VGCCs) of the central nervous system by a pharmacological approach. Our data showed that DUB inhibition stimulates the lysosomal degradation of VGCCs Cav1.2 (or L-type VGCCs). This effect is mimicked when inhibiting the activity of ubiquitin C-terminal hydrolase L1 (UCH-L1), the major brain DUB. The project aims at better charactering the contribution of UCH-L1 in the control of the trafficking and turnover of neuronal VGCCs. It also aims at determining whether Cav1.2 are the only proteins affected by UCH-L1 dysregulation. The thesis should also explore the involvement of UCH-L1 in the control of intracellular Ca2+ stores. Moreover, we will study the in vivo effects of UCH-L1 inhibition on various brain areas. This PhD thesis will bring new and important data to clarify the neuronal functions of the abundant DUB UCH-L1