Etude fonctionnelle et structurale de la GTPase Rab35 et de ses effecteurs: vers le mécanisme de contrôle de la dynamique de l'actine dans l'endocytose et la cytocinèse.

par Hussein Hammich

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Anne Houdusse.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Complexité du vivant , en partenariat avec Compartimentation et dynamique cellulaires (laboratoire) et de Institut Curie (Paris) (établissement opérateur d'inscription) .


  • Résumé

    Rab35 est une petite GTPase de la superfamille des Ras protéines. Chez l'Homme, plus de 60 Rabs jouent un rôle clef « d'interrupteur moléculaire » dans la régulation du trafic membranaire. Des progrès significatifs ont été réalisé sur le rôle de certaines Rabs, cependant il reste encore un travail important de compréhension fonctionnelle et du mécanisme d'action de celles-ci au sein de la cellule. L'actuel projet a pour but d'étudier Rab35, un régulateur essentiel d'une voie de recyclage vésiculaire vers la membrane plasmique, aussi impliqué dans la régulation de l'actine lors de la dernière étape de la division cellulaire. Rab35 agit via le recrutement et la régulation de protéines spécifiques appelées effecteurs. Chez l'humain, des mutations chez les partenaires de Rab35 entrainent de rares maladies connues sous le nom du syndrome de Birt-Hogg-Dube et syndrome de Lowe. Ce projet en étroite collaboration avec le laboratoire d'Arnaud Echard (Institut Pasteur) consiste à mieux comprendre le rôle cellulaire et fonctionnel de deux nouveaux effecteurs de Rab35 : MICAL1 et MiniBAR. Lors de la division cellulaire, MICAL1 pourrait réduire le niveau d'actine avant l'abscission car il possède un domaine catalytique monooxygénase démontré comme étant un facteur de désassemblage de l'actine. MICAL1 agit directement sur les filaments d'actine et oxyde des résidus spécifiques permettant la dépolymérisation de ces derniers. Mais il est actuellement inconnue si MICAL1 joue un rôle dans la division cellulaire. Par ailleurs, nos collaborateurs ont découvert un nouvel effecteur de Rab35 appelé MiniBAR. Ils ont récemment décrit MiniBAR comme étant un partenaire spécifique de Rab35 et contenant un domaine BAR (connue pour lier et courber les membranes). Ce domaine, adjacent au domaine d'interaction de Rab35, lie spécifiquement Rac1 une autre GTPase bien connue pour son rôle dans la régulation de l'actine. De ce fait MiniBAR pourrait être un lien entre les deux GTPases coordonnant le processus de remodelage de l'actine dans la cellule. Le laboratoire de Motilité Structurale dirigé par Anne Houdusse est spécialisé dans l'étude structurale des moteurs moléculaire et GTPases qui contribuent aux différentes fonctions dans la cellule par l'interaction avec leur différents cargos et effecteurs. L'élaboration de ce projet consiste à caractériser d'un point de vue structural et fonctionnel les complexes entre Rab35 et ses effecteurs. Laboratoire spécialisé dans la détermination de structure à haute résolution par cristallographie aux rayons X, ce travail mènera à la résolution de complexes macromoléculaires afin de désigner des mutants spécifiques pour des études fonctionnelles dans la cellule en étroite collaboration avec l'équipe d'Arnaud Echard, leader dans l'étude cellulaire de Rab35.

  • Titre traduit

    Structural and functional insights for Rab35 GTPase and its effectors: toward a mechanism for control of actin dynamics in endocytosis and cytokinesis


  • Résumé

    Rab35 is an essential regulator of a recycling pathway back to the plasma membrane, that is also required for the post-furrowing terminal steps during cytokinesis that are associated with F-actin depolymerisation [1]. Rab35 performs its role in the cell via recruitment and regulation of specific effector proteins. Recently the lab of our collaborator Arnaud Echard (Pasteur institute, Paris) has identified and is currently studying by cell biology approaches two novel Rab35 effectors - MICAL1 and MiniBAR proteins. MICAL1 may restrict actin levels before cytokinesis abscission, because it harbours a monooxygenase catalytical domain and has been shown to be an F-actin-disassembly factor [2]. But it is unknown whether MICAL1 has a function in cell division. Another effector of Rab35 currently uncharacterized was identified and named MiniBAR by our collaborators. They recently described that MiniBAR specifically binds to active Rab35, that it contains an unnoticed, putative BAR domain (known to sense membrane curvature) and that this domain, adjacent to the Rab35-binding domain, binds specifically to GTP-bound Rac1 - a well known actin remodelling regulator. So, MiniBAR may function as a linker between the two small GTPases coordinating actin-remodelling processes in the cell. The aim of the project is to perform extensive structural/functional characterization of complexes between the Rab35 GTPase and its interacting effector proteins. References: [1] - Dambournet and al, Nat Cell Biol, 2011. Rab35 GTPase and OCRL phosphatase remodel lipids and F-actin for successful cytokinesis. [2] - Giridharan SS and Caplan S, Antioxid Redox Signal, 2014. MICAL-family proteins: Complex regulators of the actin cytoskeleton.