Mécanismes moléculaires des régions C-terminales désordonnées et fonctionnelles des RCPG et impact sur les voies de la signalisation cellulaire dépendantes de l'arrestine – GPCteR

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la principale famille de récepteurs membranaires responsables de la communication cellulaire. Ils sont impliqués dans la plupart des processus physiologiques et physiopathologiques et constituent, de ce fait, une cible majeure pour des candidat-médicaments. La transmission du signal via les RCPG est complexe. En effet, un même récepteur peut activer des voies de signalisation multiples associées à des effecteurs distincts, via deux voies principales, celle liée aux protéines G et celle liée aux arrestines. Bien que le couplage des RCPG aux arrestines soit un élément central au fonctionnement de ces récepteurs, les mécanismes sous-jacents à ce processus sont encore très mal définis. Le modèle en cours, désigné comme le "code-barre de phosphorylation", suppose que l'arrestine est recrutée par un récepteur de façon différente suivant que son domaine C-terminale soit phosphorylé par la GRK2 et/ou GRK6 (kinases spécifiques aux RCPG). Cette modulation de l'interaction RCPG:arrestine par l'état de phosphorylation du C-terminus du récepteur donnerait lieu à des conformations différentes de l'arrestine qui, à leur tour, conditionneraient l'effet induit au niveau intracellulaire (désensibilisation des voies dépendantes des protéines G, signalisation). Cependant, à l'heure actuelle, le nombre de preuves expérimentales pouvant étayer ce modèle reste limité. Il est intéressant de noter que les domaines C-terminaux des RCPG présentent toutes les caractéristiques structurales, dynamiques et fonctionnelles des régions intrinsèquement désordonnées (IDR). Ces dernières font partie d’une famille de protéines dont le rôle spécifique dans les processus fondamentaux de signalisation et de régulation dans la cellule commence à être révélé. Dans le projet GPCteR, nous proposons une analyse détaillée des mécanismes moléculaires régissant l'interaction entre l'arrestine et les RCPG en utilisant une combinaison de méthodes biophysiques expérimentales (Résonance Magnétique Nucléaire, diffusion aux petits angles des neutrons et des rayons X, fluorescences) et d'approches in silico. Cette stratégie sera appliquée à des systèmes de complexité croissante alliant peptides isolés représentant les régions C-terminales des récepteurs, arrestines purifiées et récepteurs natifs assemblés dans des systèmes membranaires. Trois récepteurs différents, à savoir les récepteurs B2-adrénergique, V2 de la vasopressine et GHSR de la ghréline, seront utilisés comme modèles. Outre le fait que ces récepteurs sont totalement représentatifs des deux différentes classes concernant la liaison à l’arrestine, ces récepteurs jouent un rôle central dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques majeurs et constituent, de ce fait, des cibles importantes pour des molécules à visée thérapeutique. Nous attendons ainsi de notre programme qu’apporte une description détaillée des mécanismes structuraux et dynamiques à l'origine de l'interaction RCPG:arrestine, permettant ainsi de mieux appréhender un processus central à toute la signalisation cellulaire. De plus, dans une perspective plus appliquée, nos travaux devraient fournir des informations essentielles pour guider la synthèse de molécules pouvant interférer avec cette interaction et moduler, de ce fait, la voie de signalisation indépendante des protéines G. De telles molécules ont un intérêt non négligeable, d'une part, en tant qu'outils pour disséquer le mode de fonctionnement des RCPG, et d'autre part comme candidat-médicaments plus sélectifs en raison de leur effet sur un nombre limité de voies parmi toutes celles associées à un même récepteur.