Ubiquitine-ligase E6AP: Analyse structurale et modulation par de petites molécules. – UBE3A

De nombreuses protéines cellulaires voient leur stabilité et/ou leur activité régulées par la fixation covalente de molécules d'ubiquitine, selon des processus orchestrés par des systèmes enzymatiques complexes. La reconnaissance spécifique des protéines cellulaires ciblées par des processus d'ubiquitination est assurée par les enzymes ubiquitine-ligases E3. Ces enzymes sont souvent dérégulées dans des maladies humaines, telles que le cancer, les infections virales, et divers troubles cardiovasculaires, immunologiques et neurologiques. L'ubiquitine ligase E6AP codée par le gène UBE3A en est un excellent exemple. Cette enzyme est le membre fondateur d'une sous-famille de ligases E3, caractérisée par la présence d'un domaine catalytique ubiquitine-ligase de type "HECT" ("Homologous to E6AP C-Terminus"). Dans les cancers induits par les papillomavirus humains (HPV), l'oncoprotéine E6 stimule l'activité catalytique de E6AP et redirige cette activité vers des protéines que E6AP ne cible pas dans des conditions normales, telles que le suppresseur de tumeurs p53. D'autre part, le syndrome neurodéveloppemental d'Angelman est provoqué par des mutations génétiques du gène UBE3A aboutissant à des protéines E6AP à l'activité altérée. Enfin, le trouble à spectre autistique Dup15q présente comme marqueur génétique l'amplification du gène UBEA3, entraînant une surexpression de la protéine E6AP.

Une étude structure-fonction approfondie de E6AP est requise pour comprendre comment la mutagénèse de cette protéine, ou sa manipulation par une oncoprotéine virale telle que HPV E6, aboutit à des effets pathogènes. Elle permettrait aussi de poser les bases de la conception de petites molécules modulant l'activité de E6AP et de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques. Or, nos connaissances actuelles sur la structure de E6AP se limitent principalement à son domaine HECT catalytique, ne représentant que 40% de la séquence totale. En outre, on connaît peu de choses sur la façon dont l'activité enzymatique d' E6AP est contrôlée au niveau post-traductionnel.

Ce projet interdisciplinaire réunit un groupe mondialement renommé dédié à la biochimie et la biologie cellulaire de E6AP, une équipe de biologie structurale reconnue pour avoir résolu les seules structures d'oncoprotéines E6 disponibles, ainsi qu'une équipe spécialisée dans le décryptage par spectrométrie de masse des changements conformationnels et des interfaces protéine-protéine dans les complexes macromoléculaires. Nous combinerons la cristallographie par rayons X, la microscopie cryo-électronique et le couplage chimique analysé par spectrométrie de masse pour élucider la structure à haute résolution de E6AP, seule ou complexée à ses partenaires. Nous nous focaliserons sur des complexes avec l'oncoprotéine HPV E6 et la protéine cellulaire HERC2, qui comme E6 stimule allostériquement l'activité ligase de E6AP. De plus, nous caractériserons l'interaction de E6AP avec des petites molécules stimulatrices de E6AP récemment identifiées par nos laboratoires par des moyens biochimiques et structuraux; et nous étudierons la capacité de ces molécules à rétablir l'activité des mutants de l' E6AP trouvés chez les personnes atteintes du syndrome d'Angelman. L'ensemble des études proposées permettra de réveler, à haute résolution atomique, la structure de E6AP et la façon dont son activité est modulée par l'interaction avec d'autres protéines et avec de petites molécules, ouvrant ainsi la voie à des stratégies moléculaires dans le traitement des troubles associés à E6AP.