Étude structurale des protéines SNAREs dans le complexe protéine-lipide impliqué dans la fusion membranaire lors du processus d'exocytose

Structural study of SNAREs proteins during membrane fusion under exocytosis

• Auteur / Autrice : Wissam Yassine
• Direction : Reiko Oda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques. Chimie Physique de la Matière Condensée
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés libres

Protéines SNAREs

Etude structurale

TMD et JMD

Transition structurale réversible

Résumé

La structure des protéines SNAREs (VAMP1 et Syntaxine1A) et de leur domaines trans- et juxtamembranaires (VAMP22, Syn23 et Syn27 respectivement) a été étudiée dans des membranes lipidiques modèles. Nous avons fait varier la concentration peptidique et la composition lipidique afin de déterminer les paramètres contrôlant l’activité de ces molécules dans la membrane durant la fusion. L’étude tructurale (IR et CD) des peptides VAMP22 et Syn23 ont montré une transition structurale dépendante de la concentration, entre un feuillet béta à forte concentration et une hélice alpha à faible concentration. Cette transition était réversible pour le peptide VAMP22 uniquement. Des perturbations de la membrane lipidique ont été observées suite à ce changement de structure. Les analyses structurales en PM-IRRAS de la protéine VAMP1 seule ou dans un film lipidique neutre (DMPC) a montré une transition structurale réversible entre une hélice alpha et un feuillet béta en fonction de la compression. Dans un film lipidique chargé du DMPG, cette transition n’a pas été observée. Cela laisse suggérer une influence des charges membranaires sur l’organisation de cette protéine. En parallèle, la protéine Syntaxine1A a montré une structure secondaire stable en hélice alpha, indépendamment de la composition lipidique de la membrane. L’addition de quatre résidus juxtamembranaires au peptide Syn23 était associée à une nouvelle organisation structurale du domaine transmembranaire. L’étude structurale associée à l’étude cinétique de fusion ou d’agrégation des peptido-liposomes du peptide Syn 27, permettent de suggérer un éventuel lien entre la structure et la fonction de ce peptide dans la membrane.

The structure of SNARE proteins (VAMP1 & Syntaxine1A) and of their trans- and juxtamembrane domains (respectively VAMP22, Syn23 & Syn27) was investigated in synthetic lipid membranes. Different protein concentrations and lipid compositions were used in this study. VAMP22 and Syn23 peptides were studied in IR and CD. A structural transition between an alpha helix and a beta sheet was observed depending on peptide concentration. This transition was reversible only for VAMP22. Membrane Lipid phase was disturbed upon this structural evolution. PM-IRRAS data of pure full length VAMP1 protein film and mixed DMPC/VAMP1 film showed a dynamic behavior of this protein on the interface with a reversible structural transition upon surface compression/decompression cycles. Negatively charged lipid membranes (DMPG, DMPG/DMPC) prohibited this protein from changing structure under same conditions. Syntaxine1A protein subjected to a similar analysis showed no consequences of lipid composition or surface pressure on the structure of the originally alpha helix structured protein. Addition of four juxtamembrane residues to the Syn23 peptide produced modifications within the structural organization of this transmembrane peptide in model membranes. This larger peptide facilitated vesicles membranes fusion when organized as beta sheet.