Biological activity of ectodysplasin A is conditioned by its collagen and heparan sulfate proteoglycan-binding domains.

Mutations in the TNF family ligand EDA1 cause X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia (XLHED), a condition characterized by defective development of skin appendages. The EDA1 protein displays a proteolytic processing site responsible for its conversion to a soluble form, a collagen domain, and a trimeric TNF homology domain (THD) that binds the receptor EDAR. In-frame deletions in the collagen domain reduced the thermal stability of EDA1. Removal of the collagen domain decreased its activity about 100-fold, as measured with natural and engineered EDA1-responsive cell lines. The collagen domain could be functionally replaced by multimerization domains or by cross-linking antibodies, suggesting that it functions as an oligomerization unit. Surprisingly, mature soluble EDA1 containing the collagen domain was poorly active when administered in newborn, EDA-deficient (Tabby) mice. This was due to a short stretch of basic amino acids located at the N terminus of the collagen domain that confers EDA1 with proteoglycan binding ability. In contrast to wild-type EDA1, EDA1 with mutations in this basic sequence was a potent inducer of tail hair development in vivo. Thus, the collagen domain activates EDA1 by multimerization, whereas the proteoglycan-binding domain may restrict the distribution of endogeneous EDA1 in vivo.

Mécanismes moléculaires de l'homodimérisation de la protéine Scaffold IB1 et son implication dans la sécrétion d'insuline

RÉSUMÉ Les kinases activées par des mitogènes (MAPKs) constituent une importante famille d'enzymes conservée dans l'évolution. Elles forment un réseau de signalisation qui permet à la cellule de réguler spécifiquement divers processus impliqués dans la différenciation, la survie ou l'apoptose. Les kinases formant le module MAPK sont typiquement disposées en cascades de trois partenaires qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. Le module minimum est constitué d'une MAPK kinase kinase (MAPKKK), d'une MAPK kinase (MAPKK) et d'une MAPK. Une fois activée, la MAPK phosphoryle différents substrats tels que des facteurs de transcription ou d'autres protéines. Chez les mammifères, trois groupes principaux de MAPKs ont été identifiés. Il s'agit du groupe des kinases régulées par des signaux extracellulaires du type «mitogènes » (ERK), ainsi que des groupes p38 et cJun NH2-terminal kinase (JNK), ou SAPK pour stress activated protein kinase, plutôt activées par des stimuli de type «stress ». De nombreuses études ont impliqué JNK dans la régulation de différents processus physiologiques et pathologiques, comme le diabète, les arthrites rhumatoïdes, l'athérosclérose, l'attaque cérébrale, les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. JNK, en particulier joue un rôle dans la mort des cellules sécrétrices d'insuline induite par l'interleukine (IL)-1 β, lors du développement du diabète de type 1. IB1 est une protéine scaffold (échafaud) qui participe à l'organisation du module de JNK. IB1 est fortement exprimée dans les neurones et les cellules β du pancréas. Elle a été impliquée dans la survie des cellules, la régulation de l'expression du transporteur du glucose de type 2 (Glut-2) et dans le processus de sécrétion d'insuline glucose-dépendante. IBl est caractérisée par plusieurs domaines d'interaction protéine-protéine : un domaine de liaison à JNK (JBD), un domaine homologue au domaine 3 de Src (SH3) et un domaine d'interaction avec des tyrosines phosphorylées (PID). Des partenaires d'IB1, incluant les membres de la familles des kinases de lignée mélangée (MLKs), la MAPKK MKK7, la phosphatase 7 des MAPKs (MKP-7) ainsi que la chaîne légère de la kinésine, ont été isolés. Tous ces facteurs, sauf les MLKs et MKK7 interagissent avec le domaine PID ou l'extrême partie C-terminale d'IBl (la chaîne légère de la kinésine). Comme d'autres protéines scaffolds déjà décrites, IBl et un autre membre de la famille, IB2, sont capables d'homo- et d'hétérodimériser. L'interaction a lieu par l'intermédiaire de leur région C-terminale, contenant les domaines SH3 et PID. Mais ni le mécanisme moléculaire, ni la fonction de la dimérisation n'ont été caractérisés. Le domaine SH3 joue un rôle central lors de l'assemblage de complexes de macromolécules impliquées dans la signalisation intracellulaire. Il reconnaît de préférence des ligands contenant un motif riche en proline de type PxxP et s'y lie. Jusqu'à maintenant, tous les ligands isolés se liant à un domaine SH3 sont linéaires. Bien que le domaine SH3 soit un domaine important de la transmission des signaux, aucun partenaire interagissant spécifiquement avec le domaine SH3 d'IB1 n'a été identifié. Nous avons démontré qu'IBl homodimérisait par un nouveau set unique d'interaction domaine SH3 - domaine SH3. Les études de cristallisation ont démontré que l'interface recouvrait une région généralement impliquée dans la reconnaissance classique d'un motif riche en proline de type PxxP, bien que le domaine SH3 d'IB1 ne contienne aucun motif PxxP. L'homodimère d'IB1 semble extrêmement stable. Il peut cependant être déstabilisé par trois mutations ponctuelles dirigées contre des résidus clés impliqués dans la dimérisation. Chaque mutation réduit l'activation basale de JNK dépendante d'IB 1 dans des cellules 293T. La déstabilisation de la dimérisation induite par la sur-expression du domaine SH3, provoque une diminution de la sécrétion d'insuline glucose dépendant. SUMMARY Mitogen activated kinases (MAPK) are an important and conserved enzyme family. They form a signaling network required to specifically regulate process involved in cell differentiation, proliferation or death. A MAPK module is typically organized in a threekinase cascade which are activated by sequential phosphorylation. The MAPK kinase kinase (MAPKKK), the MAPK kinase (MAPKK) and the MAPK constitute the minimal module. Once activated, the MAPK phosphorylates its targets like transcription factors or other proteins. In mammals, three major groups of MAPKs have been identified : the group of extra-cellular regulated kinase (ERK) which is activated by mitogens and the group of p38 and cJun NH2-terminal kinase (JNK) or SAPK for stress activated protein kinase, which are activated by stresses. Many studies implicated JNK in many physiological or pathological process regulations, like diabetes, rheumatoid arthritis, arteriosclerosis, strokes or Parkinson and Alzheimer disease. In particular, JNK plays a crucial role in pancreatic β cell death induced by Interleukin (IL)-1 β in type 1 diabetes. Islet-brain 1 (IB 1) is a scaffold protein that interacts with components of the JNK signal-transduction pathway. IB 1 is expressed at high levels in neurons and in pancreatic β-cells, where it has been implicated in cell survival, in regulating expression of the glucose transporter type 2 (Glut-2) and in glucose-induced insulin secretion. It contains several protein-protein interaction domains, including a JNK-binding domain (JBD), a Src homology 3 domain (SH3) and a phosphotyrosine interaction domain (PID). Proteins that have been shown to associate with IB 1 include members of the Mixed lineage kinase family (MLKs), the MAPKK MKK7, the MAPK phosphatase-7 MKP7, as well as several other ligands including kinesin light chain, LDL receptor related family members and the amyloid precursor protein APP. All these factors, except MLK3 and MKK7 have been shown to interact with the PID domain or the extreme C-terminal part (Kinesin light chain) of IB 1. As some scaffold already described, IB 1 and another member of the family, IB2, have previously been shown to engage in oligomerization through their respective C-terminal regions that include the SH3 and PID domains. But neither the molecular mechanisms nor the function of dimerization have yet been characterized. SH3 domains are central in the assembly of macromolecular complexes involved in many intracellular signaling pathways. SH3 domains are usually characterized by their preferred recognition of and association with canonical PxxP motif. In all these cases, a single linear sequence is sufficient for binding to the SH3 domain. However, although SH3 domains are important elements of signal transduction, no protein that interacts specifically with the SH3 domain of IB 1 has been identified so far. Here, we show that IB 1 homodimerizes through a navel and unique set of SH3-SH3 interactions. X-ray crystallography studies indicate that the dieter interface covers a region usually engaged in PxxP-mediated ligand recognition, even though the IB 1 SH3 domain lacks this motif. The highly stable IB 1 homodimer can be significantly destabilized in vitro by individual point-mutations directed against key residues involved in dimerization. Each mutation reduces IB 1-dependent basal JNK activity in 293T cells. Impaired dimerization induced by over-expression of the SH3 domain also results in a significant reduction in glucose-dependent insulin secretion in pancreatic β-cells.

The histone-interacting domain of nuclear factor I activates simian virus 40 DNA replication in vivo.

Efficient initiation of SV40 DNA replication requires transcription factors that bind auxiliary sequences flanking the minimally required origin. To evaluate the possibility that transcription factors may activate SV40 replication by acting on the chromatin structure of the origin, we used an in vivo replication system in which we targeted GAL4 fusion proteins to the minimally required origin. We found that the proline-rich transcriptional activation domain of nuclear factor I (NF-I), which has been previously shown to interact with histone H3, specifically activates replication. Evaluation of a series of deletion and point mutants of NF-I indicates that the H3-binding domain and the replication activity coincide perfectly. Assays with other transcription factors, such as Sp1, confirmed the correlation between the interaction with H3 and the activation of replication. These findings imply that transcription factors such as NF-I can activate SV40 replication via direct interaction with chromatin components, thereby contributing to the relief of nucleosomal repression at the SV40 origin.

Coregulator Control of Androgen Receptor Action by a Novel Nuclear Receptor-Binding Motif

The androgen receptor (AR) is a ligand-activated transcription factor that is essential for prostate cancer development. It is activated by androgens through its ligand-binding domain (LBD), which consists predominantly of 11 α-helices. Upon ligand binding, the last helix is reorganized to an agonist conformation termed activator function-2 (AF-2) for coactivator binding. Several coactivators bind to the AF-2 pocket through conserved LXXLL or FXXLF sequences to enhance the activity of the receptor. Recently, a small compound-binding surface adjacent to AF-2 has been identified as an allosteric modulator of the AF-2 activity and is termed binding function-3 (BF-3). However, the role of BF-3 in vivo is currently unknown, and little is understood about what proteins can bind to it. Here we demonstrate that a duplicated GARRPR motif at the N terminus of the cochaperone Bag-1L functions through the BF-3 pocket. These findings are supported by the fact that a selective BF-3 inhibitor or mutations within the BF-3 pocket abolish the interaction between the GARRPR motif(s) and the BF-3. Conversely, amino acid exchanges in the two GARRPR motifs of Bag-1L can impair the interaction between Bag-1L and AR without altering the ability of Bag-1L to bind to chromatin. Furthermore, the mutant Bag-1L increases androgen-dependent activation of a subset of AR targets in a genome-wide transcriptome analysis, demonstrating a repressive function of the GARRPR/BF-3 interaction. We have therefore identified GARRPR as a novel BF-3 regulatory sequence important for fine-tuning the activity of the AR.

T cell recognition of hapten. Anatomy of T cell receptor binding of a H-2kd-associated photoreactive peptide derivative.

To elucidate the structural basis of T cell recognition of hapten-modified antigenic peptides, we studied the interaction of the T1 T cell antigen receptor (TCR) with its ligand, the H-2Kd-bound Plasmodium berghei circumsporozoite peptide 252-260 (SYIPSAEKI) containing photoreactive 4-azidobenzoic acid (ABA) on P. berghei circumsporozoite Lys259. The photoaffinity-labeled TCR residue(s) were mapped as Tyr48 and/or Tyr50 of complementary determining region 2beta (CDR2beta). Other TCR-ligand contacts were identified by mutational analysis. Molecular modeling, based on crystallographic coordinates of closely related TCR and major histocompatibility complex I molecules, indicated that ABA binds strongly and specifically in a cavity between CDR3alpha and CDR2beta. We conclude that TCR expressing selective Vbeta and CDR3alpha sequences form a binding domain between CDR3alpha and CDR2beta that can accommodate nonpeptidic moieties conjugated at the C-terminal portion of peptides binding to major histocompatibility complex (MHC) encoded proteins.

On the origin of the selectivity of plasmidic H-NS towards horizontally acquired DNA: Linking H-NS oligomerization and cooperative DNA binding

The nucleoid-associated protein H-NS is a global modulator of the expression of genes associated with adaptation to environmental changes. A variant of H-NS expressed in the R27 plasmid was previously shown to selectively modulate the expression of horizontally acquired genes, with minimal effects on core genes that are repressed by the chromosomal form of H-NS. Both H-NS proteins are formed by an oligomerization domain and a DNA-binding domain, which are connected by a linker that is highly flexible in the absence of DNA. We studied DNA binding by means of oligomer-forming chimeric proteins in which domains of the chromosomal and plasmidic variants are exchanged, as well as in monomeric truncated forms containing the DNA-binding domain and variable portions of the linker. Point mutations in the linker were also examined in full-length and truncated H-NS constructs. These experiments show that the linker region contributes to DNA binding affinity and that it is a main component of the distinct DNA binding properties of chromosomal and plasmidic H-NS. We propose that interactions between the linker and DNA limit the flexibility of the connection between H- NS oligomerization and DNA binding and provide an allosteric indirect readout mechanism to detect long- range distortions of DNA, thus enabling discrimination between core and horizontally acquired DNA.

Identification of the divergent calmodulin binding motif in yeast Ssb1/Hsp75 protein and in other HSP70 family members

Yeast soluble proteins were fractionated by calmodulin-agarose affinity chromatography and the Ca2+/calmodulin-binding proteins were analyzed by SDS-PAGE. One prominent protein of 66 kDa was excised from the gel, digested with trypsin and the masses of the resultant fragments were determined by MALDI/MS. Twenty-one of 38 monoisotopic peptide masses obtained after tryptic digestion were matched to the heat shock protein Ssb1/Hsp75, covering 37% of its sequence. Computational analysis of the primary structure of Ssb1/Hsp75 identified a unique potential amphipathic alpha-helix in its N-terminal ATPase domain with features of target regions for Ca2+/calmodulin binding. This region, which shares 89% similarity to the experimentally determined calmodulin-binding domain from mouse, Hsc70, is conserved in near half of the 113 members of the HSP70 family investigated, from yeast to plant and animals. Based on the sequence of this region, phylogenetic analysis grouped the HSP70s in three distinct branches. Two of them comprise the non-calmodulin binding Hsp70s BIP/GR78, a subfamily of eukaryotic HSP70 localized in the endoplasmic reticulum, and DnaK, a subfamily of prokaryotic HSP70. A third heterogeneous group is formed by eukaryotic cytosolic HSP70s containing the new calmodulin-binding motif and other cytosolic HSP70s whose sequences do not conform to those conserved motif, indicating that not all eukaryotic cytosolic Hsp70s are target for calmodulin regulation. Furthermore, the calmodulin-binding domain found in eukaryotic HSP70s is also the target for binding of Bag-1 - an enhancer of ADP/ATP exchange activity of Hsp70s. A model in which calmodulin displaces Bag-1 and modulates Ssb1/Hsp75 chaperone activity is discussed.

Cytosolic calcium levels and stress induced y-amino butyrate synthesis in asparagus mesophyll cells

Numerous investigations have demonstrated large increases in y-amino butyrate (GABA) levels in response to a variety of stresses such as touch or cold shock (Wallace et ale 1984) Circumstantial evidence indicating a role of Ca2 + in these increases includes elevated Ca2+ levels in response to touch and cold shock (Knight et ale 1991), and the demonstration of a calmodulin binding domain on glutamate decarboxylase (GAD), the enzyme responsible for GABA synthesis (Baum et al 1993) In the present study the possible role of Ca2+ and calmodulin in stimulation of GAD and subsequent GABA accumulation was examined using asparagus mesophyll cells. Images of cells loaded with the Ca2+ indicator Fluo-3 revealed a rapid and transient increase in cytosolic Ca2+ in response to cold shock. GABA levels increased by 106% within 15 min. of cold shock. This increase was inhibited 70% by the calmodulin antagonist W7, and 42% by the Ca2+ channel blocker La3+.. Artificial elevation of intracellular Ca2+ by the Ca2+ionophore A23187 resulted in an 61% increase in GABA levels. Stimulation of GABA synthesis by ABA resulted in an 83% increase in GABA levels which was inhibited 55% by W7. These results support the hypothesis that cold shock stimulates Ca2+ entry into the cytosol of the cells which results in Ca2+/calmodulin mediated activation of GAD and consequent GABA synthesis.

Caractérisation des complexes ribonucléoprotéiques de Staufen1 et Staufen2

Dans la cellule, chaque ARNm se doit d’être régulé finement au niveau transcriptionnel, bien entendu, mais également au niveau de sa traduction, de sa dégradation ainsi que de sa localisation intracellulaire, et ce, afin de permettre l’expression de chaque produit protéique au moment et à l’endroit précis où son action est requise. Lorsqu’un mécanisme physiologique est mis de l’avant dans la cellule, il arrive souvent que plusieurs ARNm se doivent d’être régulés simultanément. L’un des moyens permettant d’orchestrer un tel processus est de réguler l’action d’une protéine commune associée à chacun de ces ARNm, via un mécanisme post-traductionnel par exemple. Ainsi l’expression d’un groupe précis d’ARNm peut être régulée finement dans le temps et dans l’espace selon les facteurs protéiques auxquels il est associé. Dans l’optique d’étudier certains de ces complexes ribonucléoprotéiques (mRNP), nous nous sommes intéressés aux isoformes et paralogues de Staufen, une protéine à domaine de liaison à l’ARN double-brin (dsRBD) impliquée dans de nombreux aspects de la régulation post-transcriptionnelle, tels la dégradation, la traduction ou encore la localisation d’ARNm. Chez la drosophile, un seul gène Staufen est exprimé alors que chez les mammifères, il existe deux paralogues de la protéine, soit Stau1 et Stau2, tous deux possédant divers isoformes produits suite à l’épissage alternatif de leur gène. Stau1 et Stau2 sont identiques à 50%. Les deux isoformes de Stau2, Stau259 et Stau262 ne diffèrent qu’en leur extrémité N-terminale. En effet, alors que Stau259 arbore un dsRBD1 tronqué, celui de Stau262 est complet. Ces observations introduisent une problématique très intéressante à laquelle nous nous sommes attaqué : ces différentes protéines, quoique très semblables, font-elles partie de complexes ribonucléoprotéiques distincts ayant des fonctions propres à chacun ou, au contraire, vu cette similarité de séquence, travaillent-elles de concert au sein des mêmes complexes ribonucléoprotéiques? Afin d’adresser cette question, nous avons entrepris d’isoler, à partir de cellules HEK293T, les différents complexes de Stau1 et Stau2 par la technique d’immunoprécipitation. Nous avons isolé les ARNm associés à chaque protéine, les avons identifiés grâce aux micropuces d’ADN et avons confirmé nos résultats par RT-PCR. Malgré la présence d’une population commune d’ARNm associée à Stau1 et Stau2, la majorité des transcrits identifiés furent spécifiques à chaque orthologue. Cependant, nous avons remarqué que les diverses populations d’ARNm participaient aux mêmes mécanismes de régulation, ce qui suggère que ces deux protéines possèdent des rôles complémentaires dans la mise en œuvre de divers phénomènes cellulaires. Au contraire, les transcrits associés à Stau259 et Stau262 sont davantage similaires, indiquant que celles-ci auraient des fonctions plutôt semblables. Ces résultats sont très intéressants, car pour la première fois, nous avons identifié des populations d’ARNm associées aux isoformes Stau155, Stau259 et Stau262. De plus, nous les avons analysées en parallèle afin d’en faire ressortir les populations spécifiques à chacune de ces protéines. Ensuite, connaissant l’importance de Stau2 dans le transport dendritique d’ARNm, nous avons cherché à caractériser les complexes ribonucléoprotéiques neuronaux associés à celle-ci. Dans un premier temps et à l’aide de la technique d’immunoprécipitation, nous avons identifié une population d’ARNm neuronaux associés à Stau2. Plus de 1700 ARNm montraient une présence d’au moins huit fois supérieure dans le précipité obtenu avec l’anticorps anti-Stau2 par rapport à celui obtenu avec le sérum pré-immun. Ces ARNm codent pour des protéines impliquées dans des processus de modifications post-traductionnelles, de traduction, de transport intracellulaire et de métabolisme de l’ARN. De façon intéressante, cette population d’ARNm isolée du cerveau de rat est relativement différente de celle caractérisée des cellules humaines HEK293T. Ceci suggère que la spécificité d’association Stau2-ARNm peut diffèrer d’un tissu à un autre. Dans un deuxième temps, nous avons isolé les protéines présentes dans les complexes ribonucléoprotéiques obtenus de cerveaux de rat et les avons identifiées par analyse en spectrométrie de masse. De cette façon, nous avons identifié au sein des particules de Stau2 des protéines liant l’ARN (PABPC1, hnRNPH1, YB1, hsc70), des protéines du cytosquelette (α- et β-tubuline), de même que la protéine peu caractérisée RUFY3. En poussant davantage la caractérisation, nous avons établi que YB1 et PABPC1 étaient associées à Stau2 grâce à la présence de l’ARN, alors que la protéine hsc70, au contraire, interagissait directement avec celle-ci. Enfin, cette dernière association semble être modulable par l’action de l’ATP. Ce résultat offre de nombreuses possibilités quant à la régulation de la fonction de Stau2 et/ou de son mRNP. Entre autres, cette étude suggère un mécanisme de régulation de la traduction au sein de ces particules. Pour faire suite à la caractérisation des mRNP de Stau, nous avons voulu déterminer au niveau neurophysiologique l’importance de ceux-ci. Comme l’étude de Stau2 avait déjà été entreprise préalablement par un autre laboratoire, nous avons décidé de concentrer notre étude sur le rôle de Stau1. Ainsi, nous avons démontré que celle-ci était nécessaire à la mise en place d’une forme de plasticité synaptique à long terme, la forme tardive de potentialisation à long terme ou L-LTP, dépendante de la transcription et de l’activité des récepteurs NMDA. La transmission de base, de même que la faculté de ces épines à faire de la E-LTP, la forme précoce de potentialisation à long terme, et la dépression à long terme ou LTD sont conservées. Ceci indique que les épines conservent la capacité d’être modulées. Ainsi, l’inhibition de la L-LTP, suite à la sous-expression de Stau1, n’est pas simplement due à la perte d’éléments fonctionnels, mais réside plutôt dans l’incapacité de ceux-ci à induire les changements synaptiques spécifiquement nécessaires à la mise en place de la L-LTP. De plus, au niveau synaptique, la sous-expression de Stau1 réduit à la fois l’amplitude et la fréquence des mEPSC. Ces résultats concordent avec l’observation que la sous-expression de Stau1 augmente significativement la proportion d’épines allongées et filopodales, des épines formant des synapses dites silencieuses. Par le fait même, elle diminue le nombre d’épines fonctionnelles, de forme dite normale. Ainsi, nous avons été en mesure de démontrer que l’absence, au niveau neuronal, de la protéine Stau1 induisait un déficit probable dans la localisation et/ou la traduction d’ARNm responsable de la restructuration de l’épine et de facteurs nécessaires à la mise en place de la L-LTP. En conclusion, nous avons participé à lever le voile sur la composition et l’importance des complexes ribonucléoprotéiques de Stau1 et Stau2. Nous avons identifié des populations distinctes et communes d’ARNm associées aux différents isoformes de Stau, à partir des mRNP présents au sein des cellules HEK293. De plus, nous avons réussi à mettre à l’avant plan certaines composantes des mRNP neuronaux de Stau2, dont un partenaire protéique direct, hsc70, partenaire dont l’association est modulable par l’action de l’ATP, ainsi qu’une population neuronale de transcrits d’ARNm. Enfin, nous avons mis en lumière l’importance de Stau1 dans la morphologie des épines dendritiques ainsi que dans le phénomène de la plasticité synaptique.

Characterization of two sorting nexins : sorting nexin-11 and sorting nexin-30

À l’intérieur de la cellule sillonnent d’innombrables molécules, certaines par diffusion et d’autres sur des routes moléculaires éphémères, empruntées selon les directives spécifiques de protéines responsables du trafic intracellulaire. Parmi celles-ci, on compte les sorting nexins, qui déterminent le sort de plusieurs types de protéine, comme les récepteurs, en les guidant soit vers des voies de dégradation ou de recyclage. À ce jour, il existe 33 membres des sorting nexins (Snx1-33), tous munies du domaine PX (PHOX-homology). Le domaine PX confère aux sorting nexins la capacité de détecter la présence de phosphatidylinositol phosphates (PIP), sur la surface des membranes lipidiques (ex : membrane cytoplasmique ou vésiculaire). Ces PIPs, produits de façon spécifique et transitoire, recrutent des protéines nécessaires à la progression de processus cellulaires. Par exemple, lorsqu’un récepteur est internalisé par endocytose, la région avoisinante de la membrane cytoplasmique devient occupée par PI(4,5)P2. Ceci engendre le recrutement de SNX9, qui permet la progression de l’endocytose en faisant un lien entre le cytoskelette et le complexe d’endocytose. Les recherches exposées dans cette thèse sont une description fonctionnelle de deux sorting nexins peux connues, Snx11 et Snx30. Le rôle de chacun de ces gènes a été étudié durant l’embryogenèse de la grenouille (Xenopus laevis). Suite aux résultats in vivo, une approche biomoléculaire et de culture cellulaire a été employée pour approfondir nos connaissances. Cet ouvrage démontre que Snx11 est impliqué dans le développement des somites et dans la polymérisation de l’actine. De plus, Snx11 semble influencer le recyclage de récepteurs membranaires indépendamment de l’actine. Ainsi, Snx11 pourrait jouer deux rôles intracellulaires : une régulation actine-dépendante du milieu extracellulaire et le triage de récepteurs actine-indépendant. De son côté, Snx30 est impliqué dans la différentiation cardiaque précoce par l’inhibition de la voie Wnt/β-catenin, une étape nécessaire à l’engagement d’une population de cellules du mésoderme à la ligné cardiaque. L’expression de Snx30 chez le Xénope coïncide avec cette période critique de spécification du mésoderme et le knockdown suscite des malformations cardiaques ainsi qu’à d’autres tissus dérivés du mésoderme et de l’endoderme. Cet ouvrage fournit une base pour des études futures sur Snx11 et Snx30. Ces protéines ont un impact subtil sur des voies de signalisation spécifiques. Ces caractéristiques pourraient être exploitées à des fins thérapeutiques puisque l’effet d’une interférence avec leurs fonctions pourrait être suffisant pour rétablir un déséquilibre cellulaire pathologique tout en minimisant les effets secondaires.

Mapping of domains on HIV envelope protein mediating association with calnexin and protein-disulfide isomerase.

The cell catalysts calnexin (CNX) and protein-disulfide isomerase (PDI) cooperate in establishing the disulfide bonding of the HIV envelope (Env) glycoprotein. Following HIV binding to lymphocytes, cell-surface PDI also reduces Env to induce the fusogenic conformation. We sought to define the contact points between Env and these catalysts to illustrate their potential as therapeutic targets. In lysates of Env-expressing cells, 15% of the gp160 precursor, but not gp120, coprecipitated with CNX, whereas only 0.25% of gp160 and gp120 coprecipitated with PDI. Under in vitro conditions, which mimic the Env/PDI interaction during virus/cell contact, PDI readily associated with Env. The domains of Env interacting in cellulo with CNX or in vitro with PDI were then determined using anti-Env antibodies whose binding site was occluded by CNX or PDI. Antibodies against domains V1/V2, C2, and the C terminus of V3 did not bind CNX-associated Env, whereas those against C1, V1/V2, and the CD4-binding domain did not react with PDI-associated Env. In addition, a mixture of the latter antibodies interfered with PDI-mediated Env reduction. Thus, Env interacts with intracellular CNX and extracellular PDI via discrete, largely nonoverlapping, regions. The sites of interaction explain the mode of action of compounds that target these two catalysts and may enable the design of further new competitive agents.

Only subtle protein conformational adaptations are required for ligand binding to thyroid hormone receptors: Simulations using a novel multipoint steered molecular dynamics approach

Thyroid hormone receptors (TR) are hormone-dependent transcription regulators that play a major role in human health, development, and metabolic functions. The thyroid hormone resistance syndrome, diabetes, obesity, and some types of cancer are just a few examples of important diseases that are related to TR malfunctioning, particularly impaired hormone binding. Ligand binding to and dissociation from the receptor ultimately control gene transcription and, thus, detailed knowledge of binding and release mechanisms are fundamental for the comprehension of the receptor`s biological function and development of pharmaceuticals. In this work, we present the first computational study of ligand entry into the ligand binding domain (LBD) of a nuclear receptor. We report molecular dynamics simulations of ligand binding to TRs using a generalization of the steered molecular dynamics technique designed to perform single-molecule pulling simulations along arbitrarily nonlinear driving pathways. We show that only gentle protein movements and conformational adaptations are required for ligand entry into the LBDs and that the magnitude of the forces applied to assist ligand binding are of the order of the forces involved in ligand dissociation. Our simulations suggest an alternative view for the mechanisms ligand binding and dissociation of ligands from nuclear receptors in which ligands can simply diffuse through the protein surface to reach proper positioning within the binding pocket. The proposed picture indicates that the large-amplitude protein motions suggested by the apo- and holo-RXR alpha crystallographic structures are not required, reconciling conformational changes of LBDs required for ligand entry with other nuclear receptors apo-structures that resemble the ligand-bound LBDs.

The Molecular Chaperone Hsp70 Family Members Function by a Bidirectional Heterotrophic Allosteric Mechanism

The Hsp70 family is one of the most important and conserved molecular chaperone families. It is well documented that Hsp70 family members assist many cellular processes involving protein quality control, as follows: protein folding, transport through membranes, protein degradation, escape from aggregation, intracellular signaling, among several others. The Hsp70 proteins act as a cellular pivot capable of receiving and distributing substrates among the other molecular chaperone families. Despite the high identity of the Hsp70 proteins, there are several homologue Hsp70 members that do not have the same role in the cell, which allow them to develop and participate in such large number of activities. The Hsp70 proteins are composed of two main domains: one that binds ATP and hydrolyses it to ADP and another which directly interacts with substrates. These domains present bidirectional heterotrophic allosteric regulation allowing a fine regulated cycle of substrate binding and release. The general mechanism of the Hsp70s cycle is under the control of ATP hydrolysis that modulates the low (ATP-bound state) and high (ADP-bound state) affinity states of Hsp70 for substrates. An important feature of the Hsp70s cycle is that they have several co-chaperones that modulate their cycle and that can also interact and select substrates. Here, we review some known details of the bidirectional heterotrophic allosteric mechanism and other important features for Hsp70s regulating cycle and function.

Splice variants of the human ZC3H14 gene generate multiple isoforms of a zinc finger polyadenosine RNA binding protein

The human ZC3H14 gene encodes an evolutionarily conserved Cys(3)His zinc finger protein that binds specifically to polyadenosine RNA and is thus postulated to modulate post-transcriptional gene expression. Expressed sequence tag (EST) data predicts multiple splice variants of both human and mouse ZC3H14. Analysis of ZC3H14 expression in both human cell lines and mouse tissues confirms the presence of multiple alternatively spliced transcripts. Although all of these transcripts encode protein isoforms that contain the conserved C-terminal zinc finger domain, suggesting that they could all bind to polyadenosine RNA, they differ in other functionally important domains. Most of the alternative transcripts encode closely related proteins (termed isoforms 1, 2. 3, and 3short) that differ primarily in the inclusion of three small exons, 9, 10, and 11, resulting in predicted protein isoforms ranging from 82 to 64 kDa. Each of these closely related isoforms contains predicted classical nuclear localization signals (cNLS) within exons 7 and 11. Consistent with the presence of these putative nuclear targeting signals, these ZC3H14 isoforms are all localized to the nucleus. In contrast, an additional transcript encodes a smaller protein (34 kDa) with an alternative first exon (isoform, 4). Consistent with the absence of the predicted cNLS motifs located in exons 7 and 11, ZC3H14 isoform 4 is localized to the cytoplasm. Both EST data and experimental data suggest that this variant is enriched in testes and brain. Using an antibody that detects endogenous ZC3H14 isoforms 1-3 reveals localization of these isoforms to nuclear speckles. These speckles co-localize with the splicing factor, SC35, suggesting a role for nuclear ZC3H14 in mRNA processing. Taken together, these results demonstrate that multiple transcripts encoding several ZC3H14 isoforms exist in vivo. Both nuclear and cytoplasmic ZC3H14 isoforms could have distinct effects on gene expression mediated by the common Cys(3)His zinc finger polyadenosine RNA binding domain. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Leishmania amazonensis TRF ( TTAGGG repeat-binding factor) homologue binds and co-localizes with telomeres

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)