Functional and structural studies of mitochondrial carriers

Relations structure - fonction des transporteurs mitochondriaux

Iulia Blesneac (1)

1 IBS - UMR 5075 - Institut de biologie structurale

The Mitochondrial Carrier Family (MCF) groups integral membrane proteins that transport various metabolites across the inner mitochondrial membrane. This transport is needed in major metabolic pathways occurring in mitochondria and is essential in eukaryotic metabolism. The mis-function of several identified human mitochondrial carriers has been associated with severe diseases. In order to achieve a better understanding of mitochondrial carriers two different families of mitochondrial carriers where chosen to be studied: the AACs (ADP/ATP Carriers) and the UCPs (UnCoupling Proteins). Two heterologous expression systems of these carriers were developed: the cell free and the expression in E. coli as fusion proteins. The cell free system allowed the production and purification of about 0,6 mg of protein per milliliter of reaction mixture and the expression in E.coli proved to be very efficient for the functional characterization of ADP/ATP carriers. A functional test was developed for the uncoupling protein also. This test, based on the measure of electrical currents generated by the transport activity of UCP, allowed the functional characterization of native UCP1.

Le passage sélectif d'ions et de métabolites à travers les membranes biologiques est essentiel à de nombreux processus cellulaires fondamentaux. Au niveau de la membrane interne de la mitochondrie, la communication cellulaire et les processus d'échanges sont principalement assurés par les transporteurs mitochondriaux. Ces protéines membranaires jouent un rôle clef dans les fonctions métaboliques des cellules eucaryotes et leur dysfonctionnement est à l'origine d'un certain nombre de maladies graves chez l'homme Parmi les transporteurs mitochondriaux, deux familles ont été étudiées au cours de ce travail : les AACs (ADP/ATP Carriers) et les UCPs (UnCoupling Proteins). Deux systèmes de production hétérologue de ces transporteurs ont été mis en place : la synthèse in vitro et l'expression chez E. coli de protéines de fusion. Le premier a permis la production et la purification d'environ 0,6 mg de protéine par mL de réaction et le deuxième a été exploité afin de réaliser des caractérisations fonctionnelles des transporteurs ADP/ATP. Un test fonctionnel pour la protéine découplante a également été mis au point. Ce test, basé sur la mesure directe des courants électriques associés à l'activité de transport de l'UCP, à permis la caractérisation fonctionnelle de la protéine UCP1 native.

Mots clés: mitochondrial carriers; uncoupling protein; ADP/ATP carrier; membrane protein

Mots clés: transporteurs mitochondriaux; protéine découplante; transporteur ADP/ATP; protéines membranaires

Domaines: Biologie structurale [q-bio.BM]

Iulia Blesneac. Relations structure - fonction des transporteurs mitochondriaux. Biologie structurale [q-bio.BM]. Université de Grenoble, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00675938⟩