Rôle des prolines des hélices 2 et 5 dans le mécanisme d’activation des réccepteurs couplés aux protéines G : : exemples du récepteur de la thyrotropine et du récepteur 2 de la vasopressine

par Vanessa Chantreau

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Marie Chabbert.

Thèses en préparation à Angers , dans le cadre de École doctorale 502 Biologie-Santé (Nantes-Angers) depuis le 10-09-2011 .


  • Résumé

    Objectifs : Les Récepteurs Couplés aux Protéines G (RCPG) constituent une grande famille ubiquitaire. Leur structure est caractérisée par sept hélices transmembranaires. Les déformations de ces hélices jouent un rôle majeur dans l’activation de ces récepteurs. La plupart de ces déformations sont liées à la présence de prolines conservées. Cependant, les prolines de l’hélice 2 et 5 des RCPG ne sont pas systématiquement présentes. De plus, la position de la proline dans l’hélice 2 est variable (2.58, 2.59 ou 2.60). Nous nous intéressons aux rôles des prolines des hélices 2 et 5 dans l’activation de deux RCPG : le r´ecepteur de la thyrotropine (TSHR) et le r´récepteur 2 de la vasopressine (V2R). méthodes : Pour le TSHR et le V2R, nous concevons et caractérisons des mutants pour chaque position conservée de la proline dans l’hélice 2 et/ou 5, ainsi que des mutants sans proline. Résultats : Les mutants du TSHR n’ont pas le même comportement en termes d’expression, de glycosylation ou d’activité. La position la mieux tolérée, 2.59, nous permet de rapprocher le TSHR des récepteurs avec une proline en position 2.59 qui possèdent un renflement dans l’hélice 2. Pour l’hélice 5, les données expérimentales couplées `a l’analyse des séquences et la modélisation moléculaire suggèrent une structure non renflée. Pour le V2R, le changement de position de la proline de l’hélice 2 est plus d´délétère que l’absence de proline dans cette hélice. La proline de l’hélice 5 est indispensable pour l’activité de ce récepteur. Conclusion : Les donn´ees obtenues sur le TSHR permettent de proposer un modèle avec une hélice 2 renflée et une hélice 5 non renflée et d’améliorer la modélisation de la cavité interne de ce récepteur, ce qui est essentiel pour le drug design. L’étude du V2R permet de proposer un modèle évolutif de ce récepteur et met en évidence sa spécificité par rapport à des récepteurs proches.

  • Titre traduit

    Role of proline residues in helices and 5 for the activation mecanism of the G-protein coupled receptors : : examples of the thyrotropin receptor and the vasopressin 2 receptor.


  • Résumé

    Objectives : Class A G-Protein-coupled receptors (GPCRs) constitute a large family of transmembrane receptors. Helical distortions play a major role in the overall fold and in the activation mechanism of these receptors. Most distortions are related to the presence of conserved proline residues. However, in helices TM2 and TM5, the presence of proline is not mandatory and the correlated mutation of these proline residues is observed in several GPCR sub-families. In addition, the position of the TM2 proline is variable (2.58 to 2.60). We are interested in the role of the TM2 and TM5 proline residues in the folding and activation mechanism of two GPCRs : the thyrotropin receptor (TSHR) and the vasopressin receptor type 2 (V2R). Methods : For both receptors, we engineered and characterized mutants with proline residues at different positions in TM2 and/or at position 5.50 in TM5, and without proline. Results : The expression, the glycolysation or the activity of TSHR mutants are differentially altered by changes in the proline pattern. The “best” mutant, TSHR P2.59, is consistent with a bulged structure for TM2. Experimental data in addition to sequences analysis and modeling suggest an unbulged structure for TM5. For V2R, the absence of proline in TM2 is better tolerated than a shift in the position. The TM5 proline is mandatory for the receptor activation. Conclusion : We suggest a model for TSHR with a bulged TM2 and an unbulged TM5. This should improve the modeling of the transmembrane cavity, which is fundamental for drug design. Our results on V2R suggest an evolutionary model for this receptor and enlighten its specificity compared to nearby receptors.