Caractérisation des structures et fonctions de la phosphorylase kinase

par Cathelène Carrière

Thèse de doctorat en Interfaces de la chimie, de la physique et de l'informatique avec la biologie

Sous la direction de Jean-Paul Mornon.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .


  • Résumé

    La phosphorylase kinase (PhK), enzyme clé de la glycogénolyse, est un complexe hexadécamérique formé de quatre sous-unités différentes (alpha, beta, gamma, delta)4. L’activité catalytique portée par la PhK gamma est modifiée par l’action des sous-unités apparentées alpha et beta (4/5 de la masse de l’enzyme). Des mutations dans la PhK conduisent à une maladie de stockage du glycogène (GSD) de type IX, le désordre le plus répandu dans le métabolisme du glycogène. Peu de choses sont connues sur la structure de l’holoenzyme et sur celle des sous-unités de la PhK (exception faite du domaine catalytique de la PhK gamma et de la PhK delta (calmoduline)). Dans cette thèse, nous avons utilisé des méthodes d’analyse de séquences pour révéler des caractéristiques structurales et fonctionnelles des sous-unités alpha et beta. Nous avons ainsi confirmé l’appartenance du premier domaine (A) à la famille des glucoamylases (Glycosyl Hydrolase 15) et montré que les domaines C et D sont reliés aux protéines « calcineurin B-like », membres de la famille EF-hand impliqués dans la régulation calcium-dépendante de kinases. La plupart des mutations faux-sens affectant la PhK alpha et conduisant à une déficience en PhK sont situées dans les sites actifs de ces domaines, suggérant qu’elles pourraient avoir un impact direct sur leurs fonctions. Par ailleurs, nous avons recalé dans le volume obtenu par cryo-microscopie électronique (résolution 9. 9 Angstrom) les structures 3D des différents domaines de la PhK en nous aidant des contraintes décrites dans la littérature. L’ensemble de ces résultats ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre comment les sous-unités de la PhK régulent son activité

  • Titre traduit

    Structural and functional characterization of the phosphorylase kinase


  • Résumé

    Phosphorylase kinase (PhK) is a key enzyme in glycogenolysis. PhK is a hexadecameric complex, made of four different subunits (alpha, beta, gamma, delta)4. Catalytic activity is conferred by the gamma subunit and is modified by the two related regulatory subunits alpha and beta which together account for ~ 4/5 of the PhK mass. Mutations in PhK lead to Glycogen Storage Disease (GSD) type IX, which is the most frequently encountered disorder of glycogen metabolism. The structural features of the quaternary structure of the holoenzyme and the PhK subunits, except for the catalytic domain of the PhK gamma and the PhK delta subunit are poorly understood. Here we have used sensitive methods of sequence analysis to unravel hidden structural and functional features of the PhK alpha and beta subunits. We confirm that the first domain (A) belongs to the glucoamylase family (Glycosyl Hydrolase 15) and show domains C and D are related to calcineurin B-like proteins, which are EF-hand family members involved in the Ca2+-dependent regulation of kinases. Mutations leading PhK deficiency, mostly missense mutations in PhK alpha, are located within the predicted active sites of these domains, suggesting that they may have a direct impact on their predicted functions. Furthermore, we docked the 3D structures of the different PhK domains into the volume obtained by cryo-electron microscopy at 9. 9 Angstrom resolution constraining with various interaction data reported in the literature. Altogether, our findings open new perspectives to understand how the different PhK subunits may regulate the holoenzyme activity

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIV-[231] f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 189-200.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2008 419
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