Contrôle des flux vésiculaires par les golgines – VesicleFiltering

Les golgines sont de très longues protéines en coiled-coil ancrées par leur C-ter au niveau de l'appareil de Golgi où elles forment une matrice de chaînes flexibles dont l'extrémité N-ter se projette vers le cytosol. Les golgines attachent les vésicules de transport aux cisternes du Golgi contrôlant ainsi le trafic de multiples cargos dans la cellule. Certaines golgines ont une fonction clé dans des cellules différenciées et leur suppression peut conduire à des phénotypes graves. Cependant, notre compréhension des mécanismes et fonctions des golgines reste parcellaire. Le laboratoire Antonny a montré que la golgine GMAP-210 capture des vésicules par un mécanisme qui s’éloigne des interactions classiques protéine-protéine ou protéine-lipide. GMAP-210 possède un motif ALPS N-terminal amphipatique qui se lie préférentiellement à des membranes hautement courbées et enrichies en lipides insaturés. Cela suggère que GMAP-210 reconnaît les vésicules de transport sur la base de leurs caractéristiques physico-chimiques. Plus récemment, le laboratoire Hivroz a découvert un rôle clé pour GMAP-210 dans le transport de la protéine adaptatrice transmembranaire LAT entre l'appareil de Golgi et la synapse immune dans les cellules T. Fait intéressant, deux caractéristiques de ce transport font écho au mécanisme de reconnaissance de la membrane par le motif ALPS. Premièrement, les vésicules LAT sont très petites. Deuxièmement, l'expression du motif ALPS de GMAP-210 empêche le transport de LAT dans un système hétérologue, le cil primaire, qui présente des analogies avec la synapse immune et qui est très sensible aux modifications du rapport entre lipides saturés et insaturés.

Dans ce projet, les groupes Antonny, Hivroz et Perez s’associent pour mener une étude approfondie des liens entre sélection des vésicules par les golgines, caractéristiques physicochimiques des membranes et fonctions cellulaires. Nos principales questions sont : les autres golgines reconnaissent-elles les vésicules sur la base des caractéristiques de leurs membranes ? Le mécanisme de capture de la vésicule par le motif ALPS de GMAP-210 explique-t-il le rôle de cette golgine dans la formation de la synapse immune ? Pour répondre à ces questions, nous utiliserons des approches allant de la reconstitution avec des protéines purifiées et des liposomes de composition définie à des mesures cellulaires en temps réel du transport vésiculaire. Notre projet comprend quatre tâches. La tâche 1 (Antonny / Perez) est une analyse exhaustive des propriétés d’adsorption de l'extrémité N-terminale des golgines aux membranes lipidiques de composition et de courbure lipidiques définies. Dans la tâche 2 (Perez / Antonny), nous déterminerons la sensibilité du transport de cargos modèles au Golgi à des modifications du répertoire des golgines et à la composition lipidique des membranes. Pour ce faire, le laboratoire Perez utilisera et développera un système cellulaire (RUSH) permettant la synchronisation du transport de cargos fluorescents, ce qui rend possible une analyse cinétique et quantitative. Dans la tâche 3 (Hivroz / Antonny), nous déterminerons le mécanisme de capture sélective des vésicules LAT par GMAP-210 pour la formation de la synapse immunitaire. Dans la tâche 4 (Hivroz / Perez / Antonny), nous utiliserons le cil primaire comme structure modèle pour tester l’importance des caractéristiques physicochimiques des membranes pour le transport sélectif de cargos par les golgines. En couvrant une large gamme d’analyse, des interactions moléculaires aux fonctions physiologiques, nos recherches devraient permettre de mieux comprendre les liens entre trafic vésiculaire, golgines, métabolisme des lipides, et propriétés physico-chimiques contrastées des membranes cellulaires.