Etude des voies d'agrégation et de dissociation de la protéine prion sous haute pression

Study of aggregation and dissociation pathways of prion protein under high pressure

• Auteur / Autrice : Driss El Moustaine
• Direction : Reinhard Lange
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine PrP 27-30

Prions (virologie)

Mots clés libres

Protéine prion

Haute pression

Fibrilles amyloïdes

Agrégation

Dissociation

Saut de pression

Résumé

En fonction des conditions physico-chimiques, la protéine prion (PrP) recombinante s'agrège sous haute pression par deux voies différentes. La première, à pH alcalin, conduit à la formation de particules oligomèriques sphériques de structure secondaire riche en feuillets beta. La deuxième, à pH neutre, conduit à la formation de fibrilles amyloïdes. La voie amyloïdogénique est précédée de la formation d'un intermédiaire réactionnel réversible. Les ions cuivre (Cu2+) et les héparanes sulfates (HS), deux co-facteurs de l'altération structurale sur laquelle reposerait l'infectiosité, sont capables de moduler cette agrégation d'une manière compétitive. En leur présence, la PrP s'assemble sous forme de fibrilles amyloïdes et d'agrégats amorphes, respectivement. Les fibrilles amyloïdes, formées à pression atmosphérique dans des conditions partiellement dénaturantes, sont très sensibles à la pression. Après un cycle de compression/décompression, elles sont presque entièrement dissociées, et la PrP retrouve sa structure secondaire native. Notre analyse thermodynamique indique que ces fibrilles présentent des défauts d'empaquetage avec des cavités non accessibles au solvant. Des expériences de saut de pression révèlent que ces cavités paraissent fortement réduites à l'état de transition. La pression s'avère donc être un outil prometteur permettant d'explorer le paysage conformationnel de l'agrégation et de la dissociation de la PrP. Son utilisation ouvre des perspectives intéressantes afin de comprendre les mécanismes régissant la formation de différentes souches de prion

Depending on the physicochemical conditions, recombinant prion protein (PrP) aggregates under high pressure by two distinct pathways. The first, at alkaline pH, leads to the formation of oligomeric spherical particles with rich beta-sheet secondary structure. The second, at neutral pH, leads to amyloid fibrils formation. This amyloidogenic pathway is preceeded by the formation of a reversible reaction intermediate. Copper ions (Cu2+) and heparan sulfates (HS), two cofactors of PrP structural changes that would lead to infectivety, are able to modulate this aggregation in a competitive manner under high pressure conditions. In their presence, PrP aggregates form amyloid fibrils and amorphous aggregates, respectively. Amyloid fibrils, formed at atmospheric pressure in partially denaturing conditions, are very sensitive to pressure. After a cycle of compression/decompression, they are almost completely dissociated and PrP regain native secondary structure. Our thermodynamic analysis shows that fibrils present packing defect with water-excluded cavities. Pressure-jump experiences reveal that cavities are highly reduced in the transition state. Pressure appears as a promising tool to explore the conformationnel landscape of PrP aggregation and dissociation. Its use opens interesting prospects for the understanding of the mechanisms governing the formation of different prion strains