Étude structure/fonction d'une protéine ABC : SUR, le récepteur des sulfonylurées

Structure/function study of an ABC tran sporter : SUR, the sulfonylurea receptor

• Auteur / Autrice : Fabienne Gally
• Direction : Michel Vivaudou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Le canal KATP résulte de l'assemblage d'un canal potassique inhibé par l'ATP intracellula ire (Kir6. 2) et d'un transporteur ABC, le récepteur des sulfonylurées (SUR) de la famille MRP/ABCC. SUR a un rôle régulateur essentiel : il confère au canal une sensibilité accrue à l'inhibition par l'ATP, provoque son activation lorsque l'ADP augmente, et est la cible des activateurs et bloqueurs pharmacologiques du canal. Nous nous sommes intéressés à divers aspects structure/fonction de SUR en tant que modèle de transporteur ABC eucaryote. Son couplage naturel à un canal ionique en facilité gradement l'étude grâce à la technique électrophysiologique du patch-clamp. La poursuite des travaux pour déterminer la nature moléculaire de la sélectivité des isoformes de SUR aux ouvreurs pharmacologiques nous a permis de conclure que seul le faible encombrement de la Thr1253 de SUR2A, contre la Met 1290 de SURI, serait le critère important pour l'activation pharmacologique des canaux KATP. Nos travaux ont ensuite porté sur un domaine de la sous-unité SUR riche en acides aminés chargés négativement (succession de 15 résidus glutamates ou aspartates) qui s'est avéré ne pas être impliquée dans la fonction du canal dans notre système d'expression. Nous avons étudié l'effet des ions Zn2+ et Cd2+ intracellulaires sur les canaux KATP et montré que ces ions peuvent activer les canaux via leur liaison à SUR. Ce site de liaison reste encore à déterminer. Nous avons enfin essayé de comprendre le rôle de chacun des domaines de liaison des nucléotides et nous avons pour cela conçu des protéines SUR2A possédant des NBD identiques (NBDl-NBDI et NBD2-NBD2) ou inversés (NBD2-NBDl). Nos résultats suggèrent que (1) les NBD sont interchangeables (2) l'activation pas le Mg-ADP requiert les deux NBD (3) l'action des ouvreurs est indépendante du NBD2.

ATP-sensitive K+ channels (KATP channels) are metabolic sensors formed by the association of an ATP-inhibited inwardly rectifying K+ channel (Kir6. 2) and a regulatory subunit, SUR, of the ABC protein family. SUR adjusts channel gating as a function of internaI ATP and ADP. It is also the target of pharmaceutical KATP channel openers (KCO) or blockers. We have worked on several structure/function relationships of SUR as a model of eucaryotic ABC protein. The natural association of SUR with an ion channel greatly facilitates its study as it allows the use of the patch clamp technique. Pursuing work on the site of action of KCO, we have shown that the molecular selectivity of the SUR isoforms for KCOs results from the compactness of SUR2A Thr 1253 as opposed to the bulkiness of SURI Met1290. This size parameter appears as the most important criteria for the pharmacological activation of KATP channels. Our work then focused on a glutamic acid reach domain of SUR (succession of 15 glutamic or aspartic residues). Extensive mutagenesis of this domain suggested that it is not involved in channel function in our expression system. We tested the intracellular effects of Zn 2+ and Cd2+ on KATP channels and showed that these ions can activate the channels by binding to SUR. This binding site remains to be determined. To examine the respective role of each nucleotide bindi ng domain, we have created hybrid SUR2A proteins with duplicated or switched NBDs (SUR2A NBDI-NBDl, SUR2A NBD2-NBD2 and SUR2A NBD2-NBDl). Beside demonstrating that these proteins remain functional when co-expressed with Kir6. 2, our results suggest that (1) the NBDs are interchangeable (2) ADP activation requires both NBDs (3) KCOs are effective in the absence ofNBD2.