identification of a novel GTP-dependent degradation pathway in the endoplasmic reticulum : example of the mutated protein F508del-CFTR
Identification d'une nouvelle voie de dégradation dépendante du GTP dans le réticulum endoplasmique : cas de la protéine mutée CFTR-F508del
Résumé
F508del -CFTR, the most frequent mutation found in patients with cystic fibrosis (CF), was among the first misfolded membrane proteins for which a role of ubiquitin and proteasome in ERAD was described. However, proteasome-mediated ERAD of membrane proteins is a challenging process because substrate and degradation machinery are located in different cellular compartments. Luminal domains and transmembrane segments of membrane proteins not only need to be unfolded, but should also undergo retrograde translocation and/or extraction from lipid bilayer in order to reach proteolytic sites within the 20S particle. However in the absence of ATP and in the presence of protéasome inhibitors, the degradation of F508del -CFTR is only modestly inhibited, suggesting that other proteolytic system may contribute to the degradation of the mutant CFTR. To date, no other proteases or proteolytic systems have been demonstrated to contribute to the F508del -CFTR elimination. Our present study represents the initial attempt to characterize the proteasome-independent proteolytic pathway of F508del -CFTR.
For the first time, we point out the role of GTP and heterotrimeric G proteins in the disposal of the mutant CFTR. Through our results, we demonstrate that this proteolytic pathway is restricted to RE. In parallel, we also investigated the role of protéasome and ATP in the degradation of F508del -CFTR and showed the absence of correlation between proteasomal activity and the elimination of the mutant CFTR. All together our results suggest that the ER-GTP dependent degradation pathway may be a complementary system that contributes to the disposal of ER-misfolded membrane proteins.
For the first time, we point out the role of GTP and heterotrimeric G proteins in the disposal of the mutant CFTR. Through our results, we demonstrate that this proteolytic pathway is restricted to RE. In parallel, we also investigated the role of protéasome and ATP in the degradation of F508del -CFTR and showed the absence of correlation between proteasomal activity and the elimination of the mutant CFTR. All together our results suggest that the ER-GTP dependent degradation pathway may be a complementary system that contributes to the disposal of ER-misfolded membrane proteins.
70% des mutations identifiées sur le gène responsable de la mucoviscidose correspondent à la délétion de la phénylalanine en position 508 du domaine NBD1 de la protéine CFTR. Cette mutation est responsable, à 37°C, d'un mauvais repliement, du blocage et de la dégradation rapide de CFTR au niveau du réticulum endoplasmique (RE). Plusieurs études ont montré que CFTR-F508del est dégradée au niveau du cytoplasme par le protéasome après translocation à travers le canal Sec61. Cependant cette dégradation n'est pas affectée par l'ATP et n'est inhibée que partiellement par les inhibiteurs les plus spécifiques du protéasome. Par ailleurs, une série d'observations a suggéré que la dégradation de CFTR-F508del est un processus impliquant d'autres voies protéolytiques dont la nature reste encore inconnue.
Au cours de mon doctorat, j'ai essayé de caractériser ces voies de dégradation en approfondissant le rôle de l'ATP et du protéasome et surtout en mettant en évidence l'implication de voies dépendantes du GTP. Mon travail a été réalisé en deux étapes. La première a porté sur l'étude de la dégradation de CFTR mutée au niveau microsomale, et la deuxième sur la caractérisation de cette voie au niveau cellulaire. L'ensemble des résultats montre, pour la première fois, qu'il n'y a pas de corrélation entre l'activité protéasomale et la dégradation de CFTR-F508del au niveau du RE. Cette dernière est dégradée par une voie GTP-dépendante impliquant les protéines G hétérotrimériques et localisée au niveau du RE.
Au cours de mon doctorat, j'ai essayé de caractériser ces voies de dégradation en approfondissant le rôle de l'ATP et du protéasome et surtout en mettant en évidence l'implication de voies dépendantes du GTP. Mon travail a été réalisé en deux étapes. La première a porté sur l'étude de la dégradation de CFTR mutée au niveau microsomale, et la deuxième sur la caractérisation de cette voie au niveau cellulaire. L'ensemble des résultats montre, pour la première fois, qu'il n'y a pas de corrélation entre l'activité protéasomale et la dégradation de CFTR-F508del au niveau du RE. Cette dernière est dégradée par une voie GTP-dépendante impliquant les protéines G hétérotrimériques et localisée au niveau du RE.