Étude mécanistique de la polymérisation des chaînes de glycosaminoglycanes - des molécules aux cellules – GlycoPol

Les glycosaminoglycanes, tels que l'héparane sulfate et la chondroïtine sulfate, sont des chaînes polysaccharidiques longues et complexes retrouvées à la surface de toutes les cellules animales. Elles sont attachées de manière covalente à une protéine centrale et médient l'interaction avec divers facteurs cellulaires, y compris les chimiokines, les agents pathogènes et les récepteurs de signalisation. Une immense diversité de rôles fonctionnels et pathologiques est associée à la composition complexe des glycosaminoglycanes. Une étape clé de la biosynthèse des glycosaminoglycanes, qui a lieu dans la lumière du Golgi, est l'allongement de la chaîne polysaccharidique. Son mécanisme moléculaire est toutefois encore inconnu. De plus, la caractéristique intrinsèque de la protéine centrale qui permet l'ajout spécifique d'une chaîne d'héparane sulfate ou de chondroïtine sulfate reste à élucider.
Les objectifs de cette proposition sont (i) de révéler la base moléculaire de la polymérisation des chaînes d'héparane sulfate et de chondroïtine sulfate, (ii) de découvrir le facteur intrinsèque de la protéine centrale qui décide du sort de la chaîne de glycosaminoglycane générée et (iii) d'étudier l'architecture des complexes responsables de la polymérisation des chaînes d’héparane sulfate et de chondroïtine sulfate dans leur environnement cellulaire natif.
Pour atteindre ces objectifs, des essais enzymatique in vitro seront combinés à une analyse fonctionnelle in cellulo. Une bibliothèque de peptides porteurs d’un tétrasaccharide sera synthétisée en utilisant une approche chimio-enzymatique, et les structures à haute résolution des complexes liés au substrat seront déterminées par microscopie cryo-électronique à particule unique et par cristallographie aux rayons X. Les complexes des glycosyltransférases localisés dans le Golgi seront caractérisés in situ en utilisant des nanocorps multitâches et la tomographie cryo-électronique.
Ce projet permettra de mieux comprendre la polymérisation des chaînes de glycosaminoglycanes à toutes les échelles biologiques, des molécules aux cellules, posant ainsi la pierre angulaire des futures recherches sur la fonction des glycosaminoglycanes dans la santé et la maladie.