Structural and functional analysis of the mitochondrial addressing fragment of mitogaligin
Etude structurale et fonctionnelle du fragment d’adressage mitochondrial de la mitogaligine
Résumé
This work is about a new protein of apoptosis, mitogaligin, and more particularly about the internal fragment [31-53] responsible for its mitochondrial targeting. General aim of the project is to understand at the atomic scale its mechanism of action on mitochondrial membranes. The addressing fragment is cytotoxic by itself. That is the reason why I focused the main part of my work on this peptide. We defined its toxicity on human cells and showed that it was capable of disrupting the membrane integrity, excluding some proteins from mitochondrion. This phenomenon agrees with the release of cytochrom c, which induces apoptosis by the mitochondrial pathway. In order to better understand the mode of action of the addressing fragment and the role played by Cardiolipin, a specific lipid of mitochondrial membranes, I studied by various and complementary biophysics techniques the effect of membrane environments on the peptide structuration and the effect of the peptide on the membrane. The peptide has a very high affinity (13nM) for cardiolipin-containing membranes. It takes place parallel to the membrane, standing at the interface, without leading to a particular lipids organization. Furthermore, we highlighted that the peptide was capable of inducing a positive curvature of the membrane, what is going to interfere with numerous vital processes for the cell. Finally, to realize the structural and functional studies of the whole protein, I was involved in the first stages of mitogaligin’s production, which has proved to be very tricky either by recombinant pathway or by chemical synthesis.
Ce travail a porté sur une nouvelle protéine impliquée dans l’apoptose, la mitogaligine, et plus particulièrement sur le fragment interne [31-53] responsable de son adressage à la mitochondrie. L’objectif général du projet est de comprendre au niveau atomique son mécanisme d’action sur les membranes mitochondriales. Le fragment d’adressage est à lui seul cytotoxique. C’est pourquoi j’ai concentré l’essentiel de mon travail de thèse sur son étude. Nous avons défini sa toxicité sur des cellules humaines et montré qu’il perturbait l’intégrité membranaire, excluant certaines protéines de la mitochondrie. Ce phénomène concorde avec le relargage de cytochrome c, à l’origine du déclenchement de l’apoptose par la voie mitochondriale. Pour mieux comprendre le mode d’action du fragment d’adressage et le rôle joué par la cardiolipine, lipide caractéristique des membranes mitochondriales, j’ai étudié par différentes techniques biophysiques complémentaires l’effet du milieu membranaire sur la structuration du peptide et l’effet du peptide sur la membrane. Le peptide a une très forte affinité (13nM) pour des membranes contenant de la cardiolipine. Il se place à plat sur la membrane, s’enfouissant dans l’interface, sans induire d’organisation particulière des lipides. De plus, nous avons mis en évidence que le peptide était capable d’induire une courbure positive de la membrane, ce qui va interférer avec de nombreux processus vitaux pour la cellule. Enfin, pour réaliser les études structurales et fonctionnelles de la protéine entière, j’ai participé aux premières étapes de production de mitogaligine, qui s’est avéré très délicate aussi bien par voie d’expression que par synthèse chimique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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