– ESCRTbudding

Les cellules eucaryotes maintiennent et ajustent la composition protéique de leur paroi en partie par l’enlèvement de protéines transmembranaires de la membrane plasmique et leur subséquente livraison aux lysosomes pour dégradation. Les protéines sont introduites dans des vésicules qui bourgeonnent dans le lumen de l’endosome, un processus qui donne lieu au compartiment ‘multi-vesicular body’ (MVB). Le système d’organisation endosomale est conservé dans plusieurs espèces, de la levure à l’homme, et comporte plusieurs protéines qui forment les complexes ESCRT (Endosomal Sorting Complexes Required for Transport) 0, I, II et III, ainsi que leurs protéines associées. Certains membres de la machinerie ESCRT sont impliqués dans des processus qui vont du bourgeonnement virale à la cytokinèse et l’autophagie, ainsi que certaines anomalies neurales. Les processus de ‘sorting’ dans des vésicules MVB, le bourgeonnement des virus et la cytokinèse sont topologiquement comparables, car ils peuvent être considérés comme étant des processus de bourgeonnent à partir du cytosol. Les trois processus emploient les complexes ESCRT-III ainsi qu’une ATPase de type AAA, la VPS4. Des formes négatives dominantes de soit ESCRT-III ou VPS4 inhibent la formation de MVB, le bourgeonnement virale et aussi la cytokinèse. Par conséquent, une fonction minimale pour tous les trois processus pourrait être la séparation de deux membranes enveloppées. ESCRT-III est composé de six membres (CHMP1-6) qui s’associent pour former un complexe, qui catalyse des dernières étapes du bourgeonnement ; le complexe est désassemblé par VPS4. En outre, des mutations dans CHMP2B sont été associées à des pathologies neurologiques. La structure cristalline de la molécule CHMP3 d’ESCRTIII (résolue dans le laboratoire Weissenhorn) a montré qu’elle porte des interfaces qui interagissent avec la membrane, et facilitent la polymérisation. La structure de CHMP3 était celle de la forme active de la molécule, ce qui est en accord avec l’hypothèse d’association des molécules CHMP cytosoliques avec les membranes cellulaires de forme régulée. L’effet neurone-spécifique de la mutation sur CHMP2A pourrait dépendre, en partie, sur l’activation constitutive de CHMP2B (groupe Sadoul). Les protéines CHMP étant au nombre total de six, nous (Weissenhorn, en collaboration avec l’équipe Schoehn) avons décidé d’étudier les tendances des protéines CHMP à s’associer in vitro. Nos données structurales montrent qui CHMP2A et CHMP3, sont capables de s’assembler dans des structures hélicoïdales tubulaires, qui sont désassemblées par VPS4. Ces structures polymériques incluent le site de reconnaissance de VPS4 à leur intérieur, et exposent la surface de reconnaissance membranaire à l’extérieur, ce qui suggère que ces polymères sont capables de s’assembler a l’intérieur d’un ‘bud’. Nous avons aussi montré que CHMP2A et CHMP3 sont capables de s’assembler sur des phospholipides négativement charges dans un complexe résistant au sel, et que la présence de bicouches lipidiques a un effet sur l’assemblage de CHMP2A et CHMP3. Les questions qui sont encore en ouvert incluent (i) comment les autres quatre protéines CHMP participent à l’assemblage du complexe ESCRT-III ; (ii) comment ce type d’assemblage affecte une structure membranaire et (ii) si ESCRT-III et VPS4 constituent la machinerie minimale de fission membranaire. Notre projet étudiera ces questions en résolvant des sous structures d’ESCRT-III par cristallographie aux rayons X, et nous combinerons nos résultats avec des modèles à basse résolution d’assemblages d’ESCRT-III obtenus par microscopie électronique. Nous développerons aussi des tests in vitro pour tester la déformation membranaire, ou l’activité de fission membranaire des complexes ESCRT-III. Les membres du complexe ESCRT-III interagissent avec des partenaires spécifiques, qui régulent et positionnent des complexes sur les membranes cellulaires. Nous avons montré que CHMP4B interagit avec un nouvel ef