Etude structurale des petites protéines G : Rap2A dans un complexe non catalytique avec le GTP et Arf6 en complexe avec du GDP
Résumé
Small G proteins are able to bind GDP or GTP in different conformations. The conformational changes between GDP-form and GTP-form allow small G proteins to bind different cellular partners and to play the role of a molecular swicth in the cell. The GDP/GTP cycle of small G proteins doesn't work without Guanine nucleotide Exchange Factors (GEF) which exchange GDP for GTP and Guanine Activating Proteins (GAP) which hydrolyze GTP to GDP. Small G proteins are regulator of important cellular functions as cellular differentiation and growth, cytoskeleton dynamic and organization, and intracellular transports. Many small G protein structures are now resolved and allow to define general folding and conformational changes of these proteins. As a first project, we have resolved the structure of Rap2A, an oncogene Ras homologue in a non-catalytic complex with its natural ligand the GTP. This study shows a new interaction in nucleotide binding site between tyrosine 32 and the gamma phosphate of GTP. Moreover, we discuss the definition of flexible regions and their hinges for this structure and in the light of expanding database of small G protein structures. In other project, we have resolved the structure of Arf6 in complex with GDP. This study provide a structural basis to understand how Arf6 and Arf1, which share high sequence homology could be distinguished by their Guanine nucleotide Exchange Factor. Moreover, we have observed that one sequence difference between Arf1 (Ile42) and Arf6 (Ser38) outside the nucleotide binding site affects its configuration and the nucleotide binding properties. To conclude, we discuss the structural basis that could explain how small G proteins which share high sequence homology could be distinguished by partners.
Les petites protéines G sont des protéines capables de fixer du GDP ou du GTP, ce qui va induire des changements de conformation au sein de la protéine qui lui permettront d'interagir avec des partenaires cellulaires distincts, et ainsi de jouer un rôle "d'interrupteur moléculaire". Le cycle GDP/GTP des petites protéines G ne fonctionne pas seul, il est régulé par un facteur d'échange GDP/GTP (GEF) et une protéine activatrice de la GTPase (GAP). Les petites protéines G sont impliquées dans des processus cellulaires fondamentaux et divers, comme la différentiation et la prolifération cellulaire, l'organisation et la dynamique du cytosquelette, et les transports intracellulaires. Un certain nombre de structures de petite protéine G sont maintenant connues, et ont permis de définir le repliement général des petites protéines G et les changements de conformation au cours du cycle GDP/GTP. Le premier projet porte sur l'étude structurale par diffraction des rayons X de la petite protéine G Rap2A, homologue de l'oncogène Ras dans un complexe non catalytique avec le GTP. Cette étude a permis de mettre en évidence la présence d'une nouvelle interaction au niveau du site nucléotidique entre la tyrosine 32 et le phosphate gamma du GTP. Et, nous avons montré que les changements de conformation de Rap2A au cours de son cycle GDP/GTP sont caractérisés par deux transitions désordre/ordre. Le second projet porte sur l'étude structurale par diffraction des rayons X de la petite protéine G Arf6 en complexe avec du GDP. Cette étude a montré que deux protéines qui possèdent une forte homologie de séquence peuvent avoir des structures assez différentes pour être distinguées. Les principaux partenaires des formes GDP des petites protéines G sont les GEF, ce qui suggère une base structurale pour la spécificité des GEF. En conclusion, nous discutons des bases structurales qui permettent aux petites protéines G d'être distinguées les unes des autres.