PROTEINES ARGININE METHYLTRANSFERASES : REGULATION, SPECIFICITE ET RECONNAISSANCE DES SUBSTRATS – InSiPRMTs

Les complexes PRMT/partenaires seront produits/purifiés et caractérisés par plusieurs méthodes biophysiques (DLS, AUC, SEC/MALS, SAXS). Les cartographies des interactions entre partenaires et PRMTs seront réalisées par MS native en combinaison avec les méthodes de pontage et en HDX-MS. La détermination des structures 3D est effectuée par cristallographie aux rayons X et cryo-EM sur particules uniques.

Les résultats sont considérés comme confidentiels jusqu'à publication dans une revue internationale. Ils ne seront donc pas exposés ici.

La méthylation des arginines est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur pour la régulation de l’expression des gènes dans les cellules eucaryotes. Cette modification épigénétique, initialement caractérisée dans les histones et les protéines de liaison aux ARNs, ciblent de nombreuses protéines impliquées dans plusieurs mécanismes fondamentaux de la vie cellulaire. Des dérégulations de cette modification épigénétique sont impliquées dans le développement, la progression ou l’agressivité de plusieurs maladies humaines. La méthylation des arginines est catalysée par les protéines arginine N méthyltransférases (PRMT). Les PRMT sont des protéines modulaires, avec un monomère contenant un domaine methyl-tranférase, auquel des domaines additionnels idiosyncratiques à chaque PRMT sont éventuellement ajoutés. Ces domaines additionnels sont le plus souvent importants pour la régulation de l’activité de méthylation. L’unité fonctionnelle des PRMT est un homo-dimère entre 2 monomères de PRMT (sauf pour PRMT7 et PRMT9). Bien que fortement étudiées par de nombreuses équipes, les structures de PRMT connues sont en majorité restreintes aux domaines catalytiques et aucune structure de complexe de PRMT entière en présence de protéines substrats n’est connue. De tels complexes sont pourtant essentiels pour comprendre la régulation de l’activité de méthylation au niveau structural.
Un défi majeur dans ce domaine est l'identification, la caractérisation et l'analyse structurale de complexes fonctionnels impliquant plusieurs acteurs épigénétiques. La vision structurale de ces complexes est nécessaire pour comprendre le mode de fonctionnement dynamique des protéines dans un assemblage macromoléculaire plus vaste. De nombreux complexes sont des assemblages peu stables, par conséquent, leurs études au niveau structural représentent un des grands défis de la biologie structurale actuelle.

Articles en préparation selon le degré d'avancements des travaux.

La méthylation des arginines est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur pour la régulation de l’expression des gènes dans les cellules eucaryotes. Cette modification épigénétique, initialement caractérisée dans les histones et les protéines de liaison aux ARNs, ciblent de nombreuses protéines impliquées dans plusieurs mécanismes fondamentaux de la vie cellulaire. Des dérégulations de cette modification épigénétique sont impliquées dans le développement, la progression ou l’agressivité de plusieurs maladies humaines. La méthylation des arginines est catalysée par les protéines arginine N méthyltransférases (PRMT). Au moins neuf PRMT (notées de PRMT1 à PRMT9) ont été identifiées chez l’homme, divisées en trois grandes classes selon la nature chimique des arginines modifiées. Les PRMT de type I (PRMT1, PRMT2, PRMT3, PRMT4, PRMT6 et PRMT8) conduisent à la formation d'arginine di-méthylée asymétriquement ; celles de type II (PRMT5, PRMT9) produisent des arginines di-méthylées symétriquement alors que les PRMT de type III (PRMT7) s’arrêtent à la mono-méthylation. Les PRMT sont des protéines modulaires, avec un monomère contenant un domaine methyl-tranférase, auquel des domaines additionnels idiosyncratiques à chaque PRMT sont éventuellement ajoutés. Ces domaines additionnels sont le plus souvent importants pour la régulation de l’activité de méthylation. L’unité fonctionnelle des PRMT est un homo-dimère entre 2 monomères de PRMT (sauf pour PRMT7 et PRMT9). Bien que fortement étudiées par de nombreuses équipes, les structures de PRMT connues sont en majorité restreintes aux domaines catalytiques et aucune structure de complexe de PRMT entière en présence de protéines substrats n’est connue. De tels complexes sont pourtant essentiels pour comprendre la régulation de l’activité de méthylation au niveau structural.

Un défi majeur dans ce domaine est l'identification, la caractérisation et l'analyse structurale de complexes fonctionnels impliquant plusieurs acteurs épigénétiques. La vision structurale de ces complexes est nécessaire pour comprendre le mode de fonctionnement dynamique des protéines dans un assemblage macromoléculaire plus vaste. De nombreux complexes sont des assemblages peu stables, par conséquent, leurs études au niveau structural représentent un des grands défis de la biologie structurale actuelle.

Le consortium InSiPRMTs répondra à ce défi en fournissant des outils chimiques dédiés pour stabiliser et caractériser les complexes impliquant les PRMT. L’objectif est de comprendre la spécificité, la sélectivité et le mode de reconnaissance des protéines substrats par les PRMT. Plus généralement, InSiPRMTs a pour objectif de comprendre la régulation de la méthylation des arginines à l'échelle atomique. La stratégie, qui consiste à développer des molécules synthétiques où l’un des substrats est lié de manière covalente à l’autre cofacteur d’une réaction catalytique, s'est révélée être efficace pour capturer les complexes enzyme-substrat et ainsi permettre leur caractérisation structurale. Le projet InSiPRMTs développera de tels outils pour pouvoir stabiliser les complexes impliquant une PRMT donnée et ces substrats ou protéines régulatrices.

Le consortium InSiPRMTs utilisera une approche multidisciplinaire développée par 3 équipes de recherche universitaire d'expertise complémentaire. Le succès du projet InSiPRMTs s'appuiera fortement sur l'expertise dans plusieurs domaines complémentaires : synthèse organique et biologie chimique (partenaire 2), spectrométrie de masse (partenaire 3), biologie structurale (partenaire 1). Les partenaires 1 et 2 travaillent ensemble dans le domaine PRMT depuis plusieurs années. Ces deux équipes ont des collaborations très étroites avec le partenaire 3, expert en spectrométrie de masse. Cette expertise en particulier sera la clé pour caractériser les complexes à chaque étape du projet InSiPRMTs.