Coordination de l’import des protéines et de leur assemblage en complexes protéiques par la voie d'import de la préséquence translocase mitochondriale – MitoAssembly

Les mitochondries sont des organites à double membrane essentiels des cellules eucaryotes. Elles ont un rôle crucial dans la bioénergétique cellulaire, et leurs dysfonctionnements peuvent entrainer des pathologies graves. Les mitochondries sont responsables de la production de la majeure partie de l'ATP cellulaire via la phosphorylation oxydative (OXPHOS), un processus médié par les complexes de la chaîne respiratoire et la F1Fo ATP-synthase. Ces complexes OXPHOS sont des constituants majeurs de la membrane interne mitochondriale. La grande majorité des protéines composant les complexes OXPHOS sont codées dans le noyau sous la forme de précurseurs protéiques (préprotéines) possédant des signaux d’adressage amino (N)-terminal clivables appelés préséquences. Ces signaux entrainent l'import des préprotéines dans les mitochondries par la translocase de la membrane externe (TOM) et de la membrane interne (TIM23, préséquence translocase). Le moteur moléculaire associé à TIM23 (PAM) contribue à énergiser l'import des préprotéines dans la matrice. Cependant, on ne sait pas comment les composants des complexes OXPHOS nouvellement importés se dirigent vers leurs chaînes d'assemblage, conduisant à la formation de complexes matures.

L’objectif de notre projet MitoAssembly est de répondre à cette question, en fournissant une description systématique des mécanismes de coordination qui assurent un ciblage fiable et efficace des composants des complexes OXPHOS nouvellement importés vers leurs lignes d'assemblage. Nos équipes ont récemment révélé des rôles inattendus des sous-unités TIM23 et PAM dans ce processus, mettant en évidence un lien étroit et sans précédent entre la voie d'import TIM23-PAM et l'assemblage des complexes OXPHOS. Nous combinerons dans ce projet des approches génétiques, protéomiques et biochimiques avec des approches biophysiques de spectroscopie EPR pour visualiser l’import des protéines in organello, afin de répondre aux objectifs suivants :
i) l’identification systématique des sous-unités de TIM23 et PAM qui assurent la coordination de l'import et de l'assemblage des complexes OXPHOS ;
ii) le criblage des facteurs impliqués dans le couplage de l'import et de l'assemblage des sous-unités des complexes OXPHOS ;
iii) la caractérisation des mécanismes moléculaires par lesquels les machineries TIM23 et PAM livrent les protéines précurseurs à leurs chaînes d'assemblage ;
iv) l'analyse des mécanismes de régulation qui modulent l'import et l'assemblage des composants OXPHOS en réponse à la demande bioénergétique de la cellule.

Notre étude apportera de nouvelles connaissances moléculaires sur la biogénèse des complexes OXPHOS fondamentales pour la compréhension des maladies neurodégénératives, du vieillissement et des cancers.