Décrypter les interactions entre protéines endogènes dans les complexes macromoléculaires d'adhésion – EndoGraal

Les complexes d'adhésion d'intégrine (IAC) constituent un paradigme de complexes macromoléculaires régulés en permanence par les signaux mécaniques issus de l'environnement. Initialement considérés comme des structures amorphes sans stœchiométrie précise, les IAC sont organisés en nanocouches où les protéines associées aux intégrines (IAP) sont partitionnées. Principal déterminant structurel, la taline est une protéine multimodulaire qui s'étend à travers l'architecture stratifiée des IAC. Avec sa structure dont les domaines individuels se déplient à différents niveaux de tension, nous proposons que la taline agit comme une série d'interrupteurs mécanochimiques liés à diverses IAP jouant le rôle d’une plateforme de signalisation. L'architecture et la stœchiométrie des IAC seraient établies par le réarrangement dynamique des interactions protéine-protéine (IPP) multivalentes le long des échafaudages de taline.
Ce projet propose de révéler la preuve de concept d’un "encodage" mécanique par la taline. Ce mécanisme de mécanotransduction cellulaire fait l’hypothèse qu’un contexte cellulaire mécanique donné induit le dépliement de domaines spécifiques de la taline, contrôlant ainsi ses interactions avec des IAPs spécifiques. Décrypter le "code" de la taline nécessite de déterminer la forme des échafaudages de taline ainsi que d’identifier et localiser l'ensemble des IAPs liées à la taline dans différentes situations mécaniques rencontrées durant la maturation des IAC ou lors de stimulations mécaniques (détection de la rigidité ou étirement des cellules).
Pour détecter les IPP endogènes, nous utiliserons l'évolution dirigée pour obtenir des domaines synthétiques protéiques utilisés comme intrabodies (IB) et qui reconnaissent les IAP. Nous sélectionnerons des IB qui perturbent la fonction de la cible (pour la modulation) et ceux qui n'affectent pas son activité (pour l'imagerie et des approches biochimiques). Une caractérisation précise de la façon dont chaque IB se lie à sa cible permettra de localiser non seulement la position des IAP, mais aussi de déterminer leur statut biochimique (plié/déplié; en interaction) et leur interacteurs. Pour localiser les IPP à l'échelle nanométrique en direct au sein des IAC, nous étendrons les méthodes d’imagerie de molécule unique pour réaliser le suivi 3D et multicolore des protéines. Pour identifier de nouvelles IPP le long des échafaudages de taline, nous utiliserons les IB pour mener des marquages de proximité sur les partenaires des IAP ciblées. Pour comprendre les règles générales qui régissent la mécanosensibilité des IAC, nous allons moduler ou relocaliser les IPP avec des IB dont la fonction ou la localisation sera photo-contrôlée par des approches optogénétiques.
Pour atteindre cet objectif ambitieux, le projet EndoGraal s'appuie sur un consortium interdisciplinaire combinant l'expertise d'Olivier Rossier (Coordinateur, Bordeaux) en mécanobiologie cellulaire des intégrines, en microscopie de super-résolution (SRM) et en suivi de protéine individuelle (SPT), de Matthieu Sainlos (Bordeaux), expert en chémobiologie développant des nanosondes pour les protéines endogènes, et de Ben Goult (Université de Kent, UK), expert mondial en biochimie et en mécanobiologie structurale de la taline et des IAP. Hautement complémentaire, avec une expertise internationalement reconnue en imagerie de super-résolution sur cellules vivantes, en chémobiologie, en ingénierie des protéines et en biologie structurale, le consortium a établi des résultats préliminaires prouvant la faisabilité et l'efficacité de la stratégie que nous proposons de suivre.