Combiner des stratégies de résonance magnétique et de modélisation pour décrypter la dynamique de la protéine désordonnée associée aux microtubules Tau – MAGNETAU

Les protéines intrinsèquement désordonnées (PIDs) jouent des rôles-clés dans les réseaux d’interactions protéiques dont les dysfonctionnements sont souvent liés à des maladies sévères. Définies par leur absence de structure stable en conditions physiologiques, ces protéines fonctionnelles restent difficiles à caractériser par les techniques classiques de biologie structurale, à cause de leur grande hétérogénéité et dynamique conformationnelles. MAGNETAU a pour objectif de développer une méthodologie intégrative combinant spectroscopies RMN et RPE basées sur l’utilisation de radicaux nitroxydes associées à des outils de modélisation pour étudier à l’échelle moléculaire la dynamique conformationnelle de la longue PID Tau. Tau est une protéine qui régule l’assemblage, le comportement dynamique et l’organisation spatiale de longs cylindres de 20nm de diamètre de quelques µm de longueur appelés microtubules (MT) composés de dimères de tubuline. L'interaction Tau/MT est l’archétype d'un complexe dit « flou» soulignant la nature dynamique de l'association qui reste difficile à étudier par les méthodes classiques de la biologie structurale. Dans la maladie d’Alzheimer, une perte de l’association Tau/MT ainsi qu’une augmentation des modifications post-traductionnelles telles que des phosphorylations de Tau sont observées. Dans ce contexte, notre but est de caractériser la dynamique structurale des complexes Tau/MT et sa (dé)régulation induite par des phosphorylations. La nouveauté du projet réside dans l’analyse de sites de phosphorylation spécifiques, comme ceux des épitopes AT8 et AT180 qui se trouvent largement impliquées dans les maladies neurodégénératives et cela afin de faire le lien entre les paramètres structuraux et les conséquences fonctionnelles.
Pour atteindre ce but, le consortium regroupe quatre partenaires dont les compétences très complémentaires sont idéales pour remplir les différentes tâches de ce projet interdisciplinaire alliant méthodes de Résonance Magnétiques (RM) avancées, modélisation moléculaire et autres techniques biophysiques pour les aspects fonctionnels. Nous combinerons deux spectroscopies RM complémentaires basées sur le greffage de radicaux nitroxyde: le marquage de spin « SDSL-EPR » (Partenaire 1) et le rehaussement/interférence par relaxation paramagnétique PRE/PRI-RMN (Partenaire 2) pour étudier les déterminants structuraux de Tau sans/avec phosphorylations spécifiques en lien avec sa capacité à se lier à la tubuline et/ou aux MT (aspects fonctionnels, Partenaire 3). Les outils de modélisation seront utilisés à la fois pour guider la stratégie de marquage et pour générer un ensemble conformationnel de l'interface Tau/MTs à l'échelle atomique qui intégrera les informations obtenues par les spectroscopies RM (Partenaire 4). La faisabilité du projet est assurée par l’expertise de chaque partenaire à la fois au niveau expérimental, théorique et thématique ainsi que la disponibilité des infrastructures requises.
La combinaison de nos expertises est unique et devrait nous donner un avantage concurrentiel pour apporter de nouvelles idées dans ce domaine. Grâce à notre association, nous représentons le consortium le plus avancé travaillant sur Tau et l'effet des phosphorylations ciblées sur son interaction avec les MT, combinant études structurales, fonctionnelles et théoriques. En conclusion, MAGNETAU sera centré sur une étude de cas dans lequel une vision précise de l'ensemble conformationnel est le chaînon manquant pour la compréhension fine de la fonction biologique. Sur le long terme, la méthodologie de ce projet contribuera à une meilleure description des ensembles conformationnels dans les grands complexes biologiques permettant une compréhension fine des propriétés dynamiques des biopolymères tels que les PDI. Nous pensons que l'association de notre expertise pourrait inspirer d'autres groupes travaillant dans le domaine des PDI et leur interaction avec des partenaires biologiques.