DS0401 - Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire

Caracterisation Structurale des Couplages entre Chromatine et Homeostasie Protéique par Combinaison d'Analyses de Coevolution et de Perturbation des Interfaces de Complexes a Haut-Debit – CHIPSeT

Caracterisation Structurale des Couplages entre Chromatine et Homeostasie Protéique par Combinaison d'Analyses de Coevolution et de Perturbation des Interfaces de Complexes a Haut-Debit

Les interactions protéiques sont au cœur de la majorité des fonctions biologiques. Le projet CHIPSeT propose une stratégie innovante pour augmenter considérablement notre capacité à décrire les modes d’interactions entre protéines.

Objectifs

Cette stratégie s’appuie sur le criblage d’interfaces de complexes à haut débit couplé au développement de méthodes bioinformatiques pour modéliser la structure des assemblages protéiques. Le projet se focalisera sur les interactions croisées entre deux voies majeures participant à l’homéostasie cellulaire chez les eucaryotes, l’une associée au remodelage de la chromatine, centrée sur la machinerie INO80, l’autre intégrant différents composants de la machinerie de dégradation des protéines, en particulier la machinerie Cdc48/VCP/P97.

Pour révéler les compétitions et synergies existant au niveau des surfaces d’interaction, nous proposons de développer deux stratégies exploitant les propriétés de co-évolutions des interfaces de complexes. La première stratégie s’appuie sur l’exploitation des données de co-évolution des séquences naturelles de protéines disponibles dans les bases de données. Le partenaire 1 a déjà démontré qu’une richesse d’informations considérable était disponible mais il reste encore de nombreuses pistes à explorer pour augmenter l’extraction de contraintes pertinentes pour la modélisation. La seconde stratégie, résolument innovante, consiste à générer expérimentalement des processus de co-évolution artificielle entre partenaires. Les techniques de séquençage à haut débit donnent potentiellement accès au paysage très riche des mutations capables de générer des phénomènes de compensation aux interfaces des complexes. Ces contraintes constitueront des données tout à fait nouvelles et informatives qui seront intégrées dans les méthodes du partenaire 1 pour augmenter la fiabilité des modèles d’assemblages. Produire ces évènements de co-évolution artificielle à haut débit constitue un défi méthodologique. Ici, l’alliance de deux technologies portées par les partenaires 3 et 4 permet de proposer une solution tout à fait prometteuse. D’une part nous disposons d’un système de double-hybride couplé à différents marqueurs fluorescents rapportant les gains et pertes d’interaction de façon quantitative (partenaire 3). D’autre part, les mutations compensatrices peuvent être isolées grâce aux technologies en pleine expansion de microfluidique de gouttes (partenaire 4).

Results

L’exploitation des résultats issus des deux stratégies basées sur la co-évolution permettra d’effectuer des perturbations ciblées, in vivo, des différentes voies de signalisations activées lors du recrutement des remodeleurs de la chromatine. Ce travail fournira des outils précieux pour modéliser le fonctionnement des réseaux d’interactions à grande échelle et analyser l’impact de mutations identifiés dans des pathologies liées à Cdc48 ou à certaines sous-unités d’INO80.

publications

Les interactions protéiques sont au cœur de la majorité des fonctions biologiques. Le projet CHIPSeT propose une stratégie innovante pour augmenter considérablement notre capacité à décrire les modes d’interactions entre protéines. Cette stratégie s’appuie sur le criblage d’interfaces de complexes à haut débit couplé au développement de méthodes bioinformatiques pour modéliser la structure des assemblages protéiques. Le projet se focalisera sur les interactions croisées entre deux voies majeures participant à l’homéostasie cellulaire chez les eucaryotes, l’une associée au remodelage de la chromatine, centrée sur la machinerie INO80, l’autre intégrant différents composants de la machinerie de dégradation des protéines, en particulier la machinerie Cdc48/VCP/P97. Par une approche combinant expériences de protéomique et de CHIP-Seq, le partenaire 2 a découvert que le remodeleur de chromatine INO80 joue un rôle essentiel pour permettre aux machineries protéolytiques de cibler et dégrader des complexes associés au métabolisme de l’ADN. Une fois déterminées les sous-unités impliquées dans ces régulations croisées, il devient essentiel d’élucider les modes de recrutement entre partenaires. Pour révéler les compétitions et synergies existant au niveau des surfaces d’interaction, nous proposons de développer deux stratégies exploitant les propriétés de co-évolutions des interfaces de complexes. La première stratégie s’appuie sur l’exploitation des données de co-évolution des séquences naturelles de protéines disponibles dans les bases de données. Le partenaire 1 a déjà démontré qu’une richesse d’informations considérable était disponible mais il reste encore de nombreuses pistes à explorer pour augmenter l’extraction de contraintes pertinentes pour la modélisation. La seconde stratégie, résolument innovante, consiste à générer expérimentalement des processus de co-évolution artificielle entre partenaires. Les techniques de séquençage à haut débit donnent potentiellement accès au paysage très riche des mutations capables de générer des phénomènes de compensation aux interfaces des complexes. Ces contraintes constitueront des données tout à fait nouvelles et informatives qui seront intégrées dans les méthodes du partenaire 1 pour augmenter la fiabilité des modèles d’assemblages. Produire ces évènements de co-évolution artificielle à haut débit constitue un défi méthodologique. Ici, l’alliance de deux technologies portées par les partenaires 3 et 4 permet de proposer une solution tout à fait prometteuse. D’une part nous disposons d’un système de double-hybride couplé à différents marqueurs fluorescents rapportant les gains et pertes d’interaction de façon quantitative (partenaire 3). D’autre part, les mutations compensatrices peuvent être isolées grâce aux technologies en pleine expansion de microfluidique de gouttes (partenaire 4). L’exploitation des résultats issus des deux stratégies basées sur la co-évolution permettra d’effectuer des perturbations ciblées, in vivo, des différentes voies de signalisations activées lors du recrutement des remodeleurs de la chromatine. Ce travail fournira des outils précieux pour modéliser le fonctionnement des réseaux d’interactions à grande échelle et analyser l’impact de mutations identifiés dans des pathologies liées à Cdc48 ou à certaines sous-unités d’INO80.

Coordinateur du projet

Monsieur Raphael GUEROIS (Institute of Biology & Technology de Saclay (iBiTec-S))

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IBITECS / SB2SM / CEA Institute of Biology & Technology de Saclay (iBiTec-S)
Institut Curie / CNRS Institut Curie
IBITECS / SIMOPRO / CEA Institute of Biology & Technology de Saclay (iBiTec-S)
UPD Personalized Medecine, Pharmacogenomics, Therapeutic optimisation

Aide de l'ANR 433 240 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2015 - 48 Mois

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