Caractérisation du site de transport de l'échangeur anionique SLC4A1

par Damien Barneaud-Rocca

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Hélène Guizouarn.

Soutenue le 13-12-2013

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Institut de biologie Valrose (laboratoire) .

Le jury était composé de Hélène Guizouarn, Michel Vivaudou, Isabelle Mouro-Chanteloup, Robert Marsault.


  • Résumé

    L’AE1 (SLC4A1) est un échangeur chlorure/bicarbonate. Cette protéine est la protéine membranaire la plus abondante à la surface des globules rouges des vertébrés. Elle est participe au transport du CO2 et à l’ancrage du cytosquelette à la membrane plasmique. Des mutations ponctuelles dans la partie membranaire de l’AE1, liées à des pathologies humaines, convertissent l’échange électroneutre en voie de conductance pour le sodium et le potassium ou induisent une fuite de cations dans un échangeur d’anions toujours fonctionnel. Les déterminants moléculaires qui induisent les mouvements d’ions au travers de cet échangeur sont encore inconnus. Le travail présenté a eu pour but d’identifier et de cartographier le site de transport de la protéine normale ou « pathologique ». Nous avons adapté à l’AE1 des outils basés sur la chimie des sulfhydriles capable de donner des informations sur le rôle d’acides aminés dans le site de transport de la protéine. Cette stratégie combinée à l’élaboration d’un modèle tridimensionnel de la protéine in silico basé sur le symporteur uracile/proton nous a permis de définir le site de transport de l’AE1. Nos résultats démontrent qu’un site de transport unique dans l’AE1 peut basculer entre 3 conformations différentes : échange chlorure/bicarbonate, fuite de cation et échange anionique ou fuite de cation uniquement. Ce site met en jeu les segments transmembranaires (TM) 3, 5 et 8 ainsi qu’une boucle intracellulaire très conservée située entre les TM 8 et 9. Le site de transport se structure autour des acides aminés L468, F471, L530, I533 et L673 se terminant au niveau du E681. La boucle intracellulaire 690 à 705 agissant comme un filtre à cations.

  • Titre traduit

    Caracterisation of the transport site of the anionic exchanger SLC4A1


  • Résumé

    AE1 (SLC4A1, band 3) is a member of the SLC4 bicarbonate transporter family. This protein is the most abundant membrane protein on the surface of vertebrate red blood cells. The AE1 exchanges chloride and bicarbonate ions in physiological conditions. In red blood cells, it is essential to many tasks including CO2 transport and cytoskeleton anchoring in the plasma membrane. Point mutations in the membrane spanning domain of AE1 convert the electroneutral exchange into a conductance for sodium and potassium cations or induce a cation leak in a still functional anionic exchanger.The molecular determinants that induce the movement of ions through the exchanger are still unknown. This work aims at identifying and mapping the transport site of AE1 protein in normal and pathological conditions. We modified a sulfhydryl-based chemistry to AE1. This provided information on the role of amino acids in the transport site of the protein. This strategy combined with the development of a three-dimensional model of the protein in silico, based on the uracil/proton symporter, allowed us to define the transport site of AE1. Analysis of our results showed that a single transport site in AE1 can switch between three different conformations depending on protein mutation: classical chloride/bicarbonate exchange, cation leak and anion exchange, cation leak only. The transport site involves the transmembrane segments 3, 5 and 8 and a highly conserved intracellular loop between transmembrane segments 8 and 9. The transport site is centered around the amino acids L468, F471, L530, L673, I533 and ends at glutamic acid 681. The intracellular loop 690-705 acts as a cation filter.


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