Le cycle d'activation de la protéine G Rac à la surface de la membrane lipidique

par Karine Robbe

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Bruno Antonny.

Soutenue en 2003

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Les protéines Rho comme toutes les petites protéines G lient les nucléotides à guanine, GDP ou GTP. La réaction d'activation des protéines Rho, qui correspond à l'échange d'un GDP par un GTP, est intrinsèquement très lente et nécessite la catalyse par des facteurs d'échange spécifiques, les protéines à tandem DH-PH. De plus, les protéines Rho sont ancrées à la membrane via groupement prényl mais sont en majorité solubilisées dans le cytosol par une protéine régulatrice appelée GDI possédant une poche hydrophobe où se loge le prényl. Nous avons étudié le mécanisme d'activation de Rac1, une protéine de la famille Rho, et le lien entre le cycle GDP/GTP et le cycle membrane/cytosol. Pour cela, nous avons reconstitué in vitro l'activation de Rac1 sur liposomes à partir du complexe Rac/GDI purifié. Nous avons montré que l'activation de Rac par le tandem DH-PH de la protéine Tiam1 nécessite la dissociation de Rac1 de GDI qui ne peut se faire qu'en présence de lipides anioniques. Par ailleurs, l'ancrage de Rac à la membrane favorisé la réaction d'activation suggérant un changement conformationnel du tandem DH-PH sur la membrane. La dissociation de GDI et l'ancrage de Rac-GDP à la membrane rend Rac également beaucoup plus sensible à la glucosylation par la toxine létale de Clostridium Sordelli. La présence de Phosphatidyl Sérine permet un recrutement membranaire du fragment catalytique de la toxine létale et augmente très fortement son activité de glucosylation sur Rac. Cela met en évidence dans la protéine bactérienne un domaine très spécifique pour la Phosphatidyl Sérine. L'ensemble de ces résultats souligne l'importance des interfaces protéines-membrane dans le cycle d'activation de la protéine Rac.


  • Résumé

    As all G proteins, Rho proteins bind guanine nucleotide, GDP or GTP. The activation reaction, which corresponds to the exchange of GDP by GTP, is intrinsically very slow and required catalysis by Rho specific exchange factors, containing a tandem of DH and PH domain. Moreover, Rho proteins are anchored at the lipidic membrane by a prenyl group, but are mostly soluble in the cytosol through the interaction of the prenyl with the hydrophobic pocket of a regulatory protein named GDI. We have studied the activation mechanism of Rac1, a Rho protein, and the link between the GDP/GTP cycle and the membrane/cytosol cycle. We have reconstituted Rac1 activation in vitro on liposomes using purified Rac/GDI complex. We showed that Rac activation by DH-PH tandem of Tiam1 required Rac dissociation from GDI, which can only occurs in the presence of anionic lipids. Moreover, the anchorage of Rac on the lipidic membrane facilitates the activation reaction suggesting a conformation change of the DH-PH tandem on the membrane surface. GDI dissociation and Rac-GDP membrane anchorage strongly facilitate the glucosylation of Rac by Clostridium Sordelli lethal toxin. The presence of Phosphatidyl Serine induces the recruitment lethal toxin to the membrane and strikingly enhances Rac glucosylation. A domain with a high specificity for Phosphatidyl Serine is present in this bacterial protein. Taken together, these results underline the importance of protein/lipid interactions in the Rac activation Cycle.

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Informations

  • Détails : 214 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.[185]-[214]

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)292
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