Auto-assemblage en amyloïdes fonctionnels des hydrophobines de Aspergillus fumigatus

Self-assembly into functional amyloids of Aspergillus fumigatus hydrophobins

• Auteur / Autrice : Borja Rodriguez de Francisco
• Direction : Iñaki Guijarro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie structurale
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Plate-Forme Technologique de RMN Biologique (2018-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Friguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Lequin, Thierry Fontaine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christina Sizun, André Matagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amyloïde

Hydrophobines

Aspergillus fumigatus

Mots clés libres

Amyloïdes fonctionnels

Hydrophobine

Bâtonnets

Aspergillus fumigatus

Assemblage de protéines

Biophysique

Functional amyloids

Hydrophobin

Rodlet

Aspergillus fumigatus

Protein assembly

Biophysics

Résumé

Les hydrophobines sont des protéines fongiques qui s’assemblent aux interfaces hydrophobes/hydrophiles ou air-eau (IHH) pour former des fibres amyloïdes fonctionnelles qui s’organisent en couches dont le caractère amphiphile détermine leurs fonctions. Les spores du champignon pathogène opportuniste Aspergillus fumigatus sont couvertes d’une couche de bâtonnets constitués de fibres amyloïdes formés par l’hydrophobine RodA. Ce revêtement hydrophobe facilite la dispersion des spores et les rend inertes vis à vis du système immunitaire humain. Deux proches homologues de RodA, RodB et RodC, sont aussi présents dans la paroi cellulaire des spores. Nous avons réalisé une étude comparative de l’auto-assemblage de ces trois protéines avec un accent particulier sur RodC. Nous avons montré que RodA-C nécessitent d’une interface IHH pour s’assembler en fibres et mis en évidence l’importance de la nature de l’interface dans la morphologie de leurs assemblages. Nous avons observé une auto-inhibition de la fibrillation avec la concentration et montré que celle-ci est due à la saturation de l’interface air-eau. En étudiant l’effet de mutations ponctuelles sur les cinétiques de fibrillation de RodC, nous avons établi des similitudes et des différences par rapport aux régions importantes pour la formation de fibres pour RodC et RodA, étudiée au préalable. La transition du monomère à l’état amyloïde est accompagnée d’une perte de régions désordonnées et un gain de feuillets β intermoléculaires en accord avec les analyses par mutagénèse dirigée, qui indiquent que des résidus hydrophobes dans des régions flexibles du monomère sont impliqués dans le squelette β-croisé des fibres.

Hydrophobins are fungal proteins that spontaneously self-assemble at hydrophobic/hydrophilic or air/water interfaces to form functional amyloids that associate laterally into layers. The amphiphilic character of these layers is at the origin of the hydrophobin biological roles. The spores of the airborne fungal pathogen Aspergillus fumigatus are covered by an amyloid layer with rodlet morphology made up by the RodA hydrophobin. This hydrophobic coat facilitates air-dispersal of the spores and renders these inert relative to the human immune system. Two close homologs of RodA, named RodB and RodC, are also present in the spore cell wall. We have performed a comparative study on the self-assembly of the three proteins with particular emphasis on RodC. We have shown that RodA-C require an interface to form amyloids and revealed the importance of the nature of the interface in determining the morphology of hydrophobin assemblies. We have observed that the fibrillation of RodA-C is auto-inhibited (slower at higher concentrations) and shown that this phenomenon can be explained by saturation of the air-water interface. The analysis of the effect of single point mutations on the fibrillation kinetics of RodC revealed the regions that are important for fiber formation, which showed differences and similarities relative to the previously studied RodA. The transition from monomers to amyloids is accompanied by a loss of unordered regions and a gain in intermolecular β-sheets, in agreement with the mutational analyses of RodA and RodC that indicated that hydrophobic residues in flexible loops are involved in the cross-β core of the fibers.