Caractérisation des mécanismes d’interaction de la kinase IKK avec ses substrats cellulaires

Characterization of protein-protein interactions mediated by the IKK complex

• Auteur / Autrice : Stefano Moro
• Direction : Katia Zanier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 06/04/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biotechnologie et signalisation cellulaire (Strasbourg ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Agou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mariel Donzeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Agou, Nicolas Wolff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammation

Mécanisme d'action

Inhibiteurs des protéines kinases

Réponse immunitaire

Mots clés libres

Interaction protéique

IKK complexe

NF-κB

IκBα

Inflammation

Système immunitaire

Cancer

Protein interaction

IKK complex

NF-κB

IκBα

Inflammation

Immune system

Cancer

Résumé

L'inhibiteur de la kinase κB (IKK) est le régulateur principal de la signalisation du NF-κB, impliqué dans l'activation et la régulation de l’inflammatoires et de la réponse immunitaire innée. Lors de la stimulation des récepteurs, IKK induit la translocation des facteurs NF-κB dans le noyau où ils régulent l'expression des gènes. Les espèces du complexe IKK régulant NF-κB sont le canonique (IKK1/IKK2/NEMO) et le complexe alternatif (IKK12). Les informations sur la structure soient disponibles pour les sous-unités IKK mais les détails sur les mécanismes d'interactions IKK-substrat fait défaut. Nous avons identifié un nouveau motif d’amarrage, qui est basé sur le consensus YDDΦXΦ et qui est présent dans l'extrémité C-terminale désordonnée de IκBα. Ce motif est nécessaire et suffisant pour les interactions de IκBα avec les sous-unités IKK1 et 2. Une corrélation directe entre l'affinité de l'interaction du motif et l'activité kinase d’IKK2 est observée. Nous fournissons également un modèle structural 3D de cette interaction basé sur la diffraction aux rayons X et des données de spectrométrie de masse. Le motif YDDΦXΦ est également présent dans d'autres substrats d’IKK (IκBβ, p100 et IRF7). De plus, tests préliminaires montrent que ce motif est également reconnu par la sous-unité régulatrice NEMO. Enfin, les peptides synthétiques contenant le motif YDDΦXΦ sont capables d'inhiber la phosphorylation du substrat par IKK2, ouvrant la voie au développement futur d'une nouvelle classe d'inhibiteurs sélectifs d'IKK.

The inhibitor of kB kinase (IKK) is the master regulator of NF-κB signalling and plays a fundamental role in the activation and regulation of inflammatory processes and innate immune response. Upon receptor stimulation, IKK induces the translocation of NF-κB factors into the nucleus where they regulate gene expression. The IKK kinase complex is represented by the canonical complex (IKK1/IKK2/NEMO) and the alternative complex (IKK12). Although structural information is available for IKK1/2, detailed knowledge of the mechanisms of IKK- substrate interactions is lacking. In this work, we have identified a novel YDDΦXΦ docking motif present in the disordered C-terminus of IκBα . This motif is necessary for the interactions with IKK1 and IKK2. A direct correlation between the affinity of the YDDΦXΦ docking interaction and IKK2 kinase activity is observed. We provide a 3D structural model of this interaction based on x-ray diffraction and X-linking mass spectrometry data. The YDDΦXΦ motif is found in other IKK substrates ((IκBβ, p100 and IRF7). Moreover, preliminary analyses indicate that this motif is recognized by the NEMO regulatory subunit. Finally, synthetic peptides containing the YDDΦXΦ motif are able to inhibit substrate phosphorylation by IKK2, opening the way to future development of a new class of selective IKK inhibitors.