Deciphering post-translational insertion of tail-anchored protein into the ER membrane – MembraIN

Les protéines "tail-anchored" (TA), qui ont un seul domaine transmembranaire hydrophobe (TMD) près de leur extrémité C-terminale, jouent un rôle important dans une large gamme de fonctions moléculaires et cellulaires dans chaque organisme. Après la synthèse des protéines TA, un mécanisme dédié est nécessaire pour protéger le TMD hydrophobe face au cytosol hydrophile et l'insérer dans la membrane du réticulum endoplasmique (ER). Ce processus de protection / insertion a récemment suscité beaucoup d'intérêt en biologie cellulaire et plusieurs voies, appelées voies post-traductionnelles, ont été découvertes. Cependant, les mécanismes moléculaires réels restent largement inconnus. La question sans réponse la plus importante et la plus fondamentale est de savoir quelle organisation moleculaire se forme sur la membrane et comment elle est créée pour contourner la barrière énergétique provenant du passage du TMD hautement hydrophobe à travers la couche de têtes polaires lipidiques hydrophiles de la membrane.
Je crois, comme le reconnaissent de nombreux auteurs dans le domaine, que cette question ne peut être abordée que par une approche interdisciplinaire entre physique de la matière molle et biologie cellulaire. C'est exactement ce que je prévois pour ce projet. J'utiliserai le dispositif microfluidique ultra-sensible que j'ai devéloppé pour décrire complètement, au niveau moléculaire, comment les protéines TA sont insérées dans la membrane ER et comment la machinerie est recyclée. Ce dispositif microfluidique, basé sur l'impression 3D, reproduit les membranes physiologiques à un niveau jamais égalé, ce qui permet la reproduction et la caractérisation complètes de tout processus membranaire biologique grâce à des mesures optiques et électriques simultanées. Mes expériences préliminaires sur les mécanismes d'insertion les plus courants valident avec succès l'utilisation de cette methode pour déchiffrer les voies post-traductionnelles. Dans ce projet, je vais reconstituer deux processus complets d'insertion et de recyclage, appelés voies GET et CEM, et disséquer leurs mécanismes moléculaires respectifs. Je m'interesserai notamment à la manière dont la barrière énergétique est contournée. La fidélité de ces reconstitutions des mécanismes de protection / insertion sera démontrée par la reproduction artificielle de l'insertion de protéines TA à l'aide d'hybrides synthétiques ADN-TMD.