Structure atomique et transitions allostériques des récepteurs canaux pentamériques : apport de nouveaux homologues bactériens

par Nicolas Bocquet

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Pierre-Jean Corringer.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .


  • Résumé

    La superfamille des récepteurs canaux pentamériques activables par un ligand (pLGIC) comprend les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (nAChR) et de l’acide γ-amino butyrique (GABA). Ces protéines membranaires assurent la transduction chimio-électrique rapide du signal, jouant ainsi un rôle primordial dans les communications neuronales et sont la cible de nombreuses classes de médicaments. Dans cette thèse nous avons exploité de nouveaux homologues procaryotes de ces récepteurs afin d'obtenir une structure atomique par diffraction des rayons X. Dans un premier temps, nous avons caractérisé fonctionnellement et biochimiquement la protéine GLIC, l'homologue de la cyanobactérie Gloeobacter violaceus. GLIC s‘exprime à la membrane des cellules eucaryotes et procaryotes sous forme d’homo-pentamère, et forme des canaux cationiques activés par les protons. Dans un deuxième temps, suite à l'optimisation de la sur-expression en système hétérologue et de la purification en détergent de GLIC, des cristaux ont été générés à pH acide afin de capter une conformation ouverte du canal. La structure de GLIC à 2,9A révèle un canal ionique ouvert en forme d'entonnoir. En comparant la structure d'ELIC, un autre homologue cristallisé dans la forme fermée, nous avons pu mettre en évidence un mécanisme d'ouverture du canal impliquant des mouvements quaternaires globaux de la protéine ainsi que des déformations tertiaires à l'interface entre domaine agoniste et partie membranaire. Ces travaux ont donc contribué à la découverte d’une nouvelle famille de pLGICs d’origine bactérienne ainsi qu'à l'étude au niveau atomique de leurs transitions allostériques.

  • Titre traduit

    X-ray structure and allosteric transitions of pentameric ligand gated ion channels : new prokaryotic homologs contribution


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The superfamily of pentameric ligand gated ion channels (pLGICs) include the nicotinic receptor (nAChR) and the γ-amino butyric acid receptor (GABA). These integral membrane proteins play a crucial role in the fast chemo-electric signal transduction at the synapses and are important therapeutic targets. In this work, we exploited a new family of pLGIC prokaryotic homologs to obtain a X-ray structure of a prototypic member of this family. In a first step, we fonctionlly and biochemically caracterized the GLIC protein from the cyanobacteria Gloeobacter violaceus. GLIC is expressed at the membrane of both prokaryotic and eukaryotic cells as an homopentamer and form cationic channels activated by protons. After the optimization of the GLIC overexpression in heterologous systems and its purification in presence of detergent, crystals of GLIC were grown in acidic conditions to capture an open conformation. The GLIC structure was solved at 2,9A reveal a funnel shaped channel compatible with an open conformation. Comparing the GLIC structure with ELIC one, an other prokaryotic homolog cristallised in a closed conformation, we highlight a new mechanism of gating composed of quaternary movements of the protein as well as tertiary deformations at the interface between agonist domain and membrane domain of GLIC. This phD work establish the prokaryotic origin of the pLGIC family and propose a new atomic allosteric mechanism of gating

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-[212] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 149-170. 297 réf. bibliogr.

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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 548
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