CE11 - Caractérisation des structures et relations structure-fonctions des macromolécules biologiques

Caractérisation fonctionnelle du complexe KEOPS et son implication dans le syndrome de Galloway-Mowat – KeoGamo

Résumé de soumission

La thréonylcarbamoylation de l’adénine en position 37 des ARNt spécifiques des codons ANN (t6A) est une modification post-transcriptionnelle nécessaire à l'initiation de la traduction ainsi qu’à son efficacité. Cette modification se déroule en deux étapes : la protéine YRDC/Sua5 synthétise d'abord un intermédiaire thréonylcarbamoyl (TC)-AMP, puis le groupement thréonylcarbamoyl est transféré sur l'ARNt par le complexe KEOPS très conservé au cours de l’évolution. Le complexe humain contient au moins 4 sous-unités LAGE3, OSGEP, TP53RK et TPRKB, dont OSGEP est la sous-unité catalytique alors que les 3 autres protéines ont un rôle restant à élucider. Récemment, le Partenaire 2 a identifié 22 mutations dans les 4 gènes codant les sous-unités KEOPS chez des patients atteints du syndrome de Galloway-Mowat (GAMOS), une maladie très rare de transmission autosomique récessive associant syndrome néphrotique ; microcéphalie et atteinte neurologique. L'inactivation d'OSGEP, de TP53RK et de TPRKB dans des podocytes humains immortalisés a conduit à l'identification d'altérations dans de multiples processus cellulaires tels que la prolifération, l'apoptose ou la traduction de protéines. Chez la levure, KEOPS contient une 5ème sous-unité appelée Gon7, essentielle pour la survie cellulaire. Récemment, la protéine humaine C14orf142 (nommmée désormais GON7), de fonction inconnue, a été identifiée comme un homologue lointain de la protéine Gon7 de levure et s'est révélée être la 5ème sous-unité du complexe KEOPS humain. En recherchant des gènes supplémentaires de GAMOS, le Partenaire 2 a identifié 2 mutations dans le gène GON7 chez 11 patients de 5 familles avec une forme plus atténuée de la maladie, ainsi que 2 mutations dans le gène YRDC chez 2 patients non apparentés avec un phénotype encore plus sévère que celui des patients mutés pour les autres sous-unités KEOPS.
Le but du projet KeoGamo est d’étudier la fonction du complexe KEOPS et son implication dans la physiopathologie GAMOS. Il combine biologie cellulaire, génétique et biochimie structurale dans le but de : 1) comprendre le mécanisme de réaction enzymatique t6A et le rôle joué par chaque sous-unité du complexe KEOPS ; 2) corréler les données structurales et biochimiques avec le profil physiopathologique des mutations GAMOS ; 3) obtenir un aperçu des processus physiopathologiques moléculaires et cellulaires expliquant les anomalies rénales et cérébrales de GAMOS ainsi qu’élucider le rôle de la sous-unité GON7 nouvellement identifiée. Le programme scientifique comprend trois parties :

1. Etude du rôle des 5 sous-unités de KEOPS humain dans le mécanisme de la réaction t6A et détermination de la structure du complexe KEOPS-ARNt par cristallographie et cryo-microscopie électronique.
2. Caractérisation in vivo et in vitro de l'activité t6A des mutations GAMOS.
3. Rôle physiopathologique de la modification de t6A dans GAMOS au niveau du rein et du cerveau.

Ce projet se fonde sur les résultats préliminaires et les compétences complémentaires des trois membres du consortium :
H. van Tilbeurgh (coordinateur, Partenaire 1) est un biologiste structuraliste spécialisé dans l'analyse cristallographique des complexes protéiques, se concentrant notamment sur l'analyse biochimique, structurale et cellulaire du système t6A d’archées, de bactéries et d’eucaryotes.
G. Mollet (Partenaire 2) est une biologiste moléculaire et cellulaire travaillant dans le domaine des maladies rénales héréditaires avec une expertise en biologie du podocyte et en modèles murins.
C. Vénien-Bryan (Partenaire 3) est une biologiste structuraliste/biophysicienne spécialisée dans les études structurales de macromolécules utilisant la cryo-microscopie électronique de particules simples ou de cristaux 2D combinés à l'analyse d'images.

Coordinateur du projet

Monsieur HERMAN VAN TILBEURGH (Institut de Biologie Intégrative de la Cellule)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IMPMC Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie
UPDescartes - UMR-S 1163 IHU IMAGINE - INSTITUT DES MALADIES GÉNÉTIQUES
I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

Aide de l'ANR 549 322 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 36 Mois

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