Les récepteurs couplés aux protéines G chimiotactiques: rôle de la proline P2.58 de l'hélice 2 dans le mécanisme d'activation – ChemoTx_ProG

Le but de ce projet est d’approfondir nos connaissances de la structure et du mécanisme d’activation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) de class A impliqués dans le chimiotactisme. Ces récepteurs jouent un rôle majeur au cours du développement et dans diverses pathologies qui incluent les phénomènes inflammatoires et le cancer. Notre stratégie se base sur l’observation que ces récepteurs ont une proline en position 2.58 (P2.58) dans l’hélice transmembranaire 2. Nous avons précédemment montré que les récepteurs P2.58 ont une origine commune et qu’ils résultent d’une insertion/délétion (indel) dans l’hélice 2 (Devillé et al. 2009). Nous avions proposé que, du fait de cet indel, l’hélice 2 possède une cassure proline en coude « typique ». Cette hypothèse a reçu récemment une validation expérimentale avec la résolution de la structure cristallographique de CXCR4, l’exemple type des récepteurs chimiotactiques « professionnels » (Wu et al., 2010).

Notre hypothèse de travail actuelle est que cette cassure de l’hélice 2 en coude induit un mécanisme d’activation particulier, spécifique des RCPG chimiotactiques « professionnels ». Ce mécanisme permettrait la grande sensibilité aux changements de concentration qui est requise pour la plasticité nécessaire en immunologie, au cours du développement ou dans les cancers métastasiques. Le projet a donc pour but de redéfinir la classe des récepteurs chimiotactiques « professionnels » sur la base d’une théorie évolutive confirmée par des études structure-fonction.

Pour atteindre cet objectif, le projet fait appel aux compétences de trois partenaires travaillant dans les domaines de la bioinformatique, de la biologie structurale (RMN) et de la biologie moléculaire et cellulaire. Il sera structuré en trois tâches principales où nous étudierons: (1) l’influence de la structure locale de la distorsion de l’hélice 2 sur le repliement des récepteurs et le mécanisme de fixation des ligands; (2) le rôle de la structure de l’hélice 2 dans les mécanismes d’activation et les différentes voies de signalisation associées; et (3) le rôle de cette hélice dans l’oligomerisation des récepteurs associée à l’activation.

L’approche consistera à étudier, par mutagenèse dirigée, des RCPG de classe A possédant le motif P2.58 ou P2.59. Parmi les récepteurs P2.58, nous avons choisi CXCR4 et UT, le récepteur de l’urotensine II, qui sont tous deux des récepteurs chimiotactiques. Au sein du groupe des récepteurs P2.59, considérés «contrôle», nous avons choisi KISSR, le récepteur de la kisspeptine. En effet, l’indel qui a conduit aux récepteurs P2.58 a eu lieu chez un ancêtre de KISSR (Devillé et al., 2009). Le rôle de la proline et de la distorsion de l’hélice 2 sera étudié par mutagenèse dirigée. En particulier, nous reproduirons l’indel en introduisant une insertion dans l’hélice 2 de CXCR4 et d’UT et une délétion dans l’hélice 2 de KISSR. Nous étudierons les conséquences fonctionnelles de ces indels sur l’expression des récepteurs, leur affinité pour leurs ligands, l’activation de différentes voies de signalisation et leur oligomérisation.

Notre projet vise à apporter une nouvelle définition des récepteurs chimiotactiques «professionnels», conduisant à un élargissement du groupe, et une meilleure compréhension de leur mécanisme d’activation. Il contribuera à améliorer la conception de ligands spécifiques de ces récepteurs qui constituent des cibles thérapeutiques de choix.