Une combinaison de nouveaux outils chimiques pour élucider la dynamique du Myristome – DynaMYT

La N-myristoylation (MYR) est une modification lipidique N-terminale essentielle des eucaryotes. La MYR est catalysée par les N-Myristoyltransferases (NMT) et consiste en l'ajout d'un d'acide gras en C:14 à la glycine N-terminale (N-Gly) de la protéine cible. Le N-Gly est souvent démasqué après élimination de la première méthionine. La chaîne acyle ajoutée aiguille les protéines cibles vers divers compartiments cellulaires, comme les membranes plasmiques et internes, mais aussi le noyau et les mitochondries, où les protéines myristoylées (MYRées) interagissent avec des partenaires et déclenchent des signaux spécifiques.
Des travaux récents de l'équipe 1 ont permis (i) d'identifier toutes les cibles putatives (Myristoylome) chez A. thaliana et chez l'homme et (ii) d’y confirmer la MYR réelle de dizaines d'entre elles en utilisant des approches structurales et protéomiques. Les données indiquent que (i) un pourcentage non négligeable de protéines subit une MYR partielle et (ii) MYR et N-acétylation (NTA) - une modification des protéines largement répandue – affectent les mêmes cibles. Ceci conduit à des espèces (protéoformes) avec différents N-termini. Comme la caractérisation de ces protéoformes est difficile et que moins de 10% du pool de protéines MYRé prévu a pu être directement identifié jusqu'à présent, aucune information n’existe sur la dynamique de ce sous-protéome ou sa réponse aux signaux externes.
Une meilleure compréhension de la façon dont MYR influence les cibles cellulaires nécessite des données qualitatives et quantitatives précises de chaque protéine. De nouvelles stratégies protéomiques doivent être développées. L'objectif du projet est de valider trois approches complémentaires impliquant (i) la protéomique ciblée, avec fractionnement cellulaire et protéases alternatives, (ii) la libération de Myr-Gly par IpaJ à partir des protéines MYRées et (iii) l'étiquetage des protéines avec des rapporteurs sur les acides gras d'alcyne combiné avec détection bioorthogonale améliorée et analyse par spectrométrie de masse. Chaque stratégie apportera des données complémentaires. Enfin, l'imagerie des cellules entières couplée à une analyse du marquage métabolique des acides gras d'alcyne permettra de diagnostiquer l'impact global d'un stress spécifique sur le myristoylome dans les compartiments subcellulaires ou sur les tissus de l'organisme entier. Ces approches combinées augmenteront la connaissance de l'ensemble complet des protéines MYRé d’un organisme. En outre, elles apporteront des informations qualitatives et quantitatives sur le type et l'étendue de la modification que la cible MYRée peut subir: MYR, N-Acétylation ou non modifiée. Avec ces outils, nous testerons la dynamique d'un Myristoylome soumis à des stress abiotiques. Comme nous avons constaté que de nombreuses protéines MYRées sont impliquées dans la réponse à la carence au nitrate et à la sécheresse, nous caractériserons la contribution de ces deux stress spécifiques sur la plasticité de l'ensemble du Myristoylome et / ou des familles de protéines MYRées spécifiques. Cela comprend les protéines kinases et phosphatases calcium-dépendantes, qui sont des cibles majeures de MYR dans les plantes. Pour vérifier nos données et déclencher un déséquilibre NMT/NatA, nous utiliserons également des mutants de NatA et NMT1 d’Arabidopsis où la réduction du niveau de protéines correspondantes peut être induit. Ainsi, une réduction de l’expression de NatA mime l'adaptation au stress de la sécheresse. Enfin, la compilation des données individuelles résultant de diverses conditions de stress permettra de déchiffrer la réponse de chaque protéine MYRée et s'il existe un indice reliant la dynamique MYR à la réponse physiologique.
Ce projet fournira de nouvelles méthodes permettant d'étudier à grande échelle la MYR, sa dynamique et son dialogue avec le NTA dans les cellules. Ces méthodes pourront être appliquées au-delà de la recherche sur les plantes.