Caractérisation structurale du recrutement de la protéine JIP1 par la chaîne légère (KLC) de la kinésine1

RésuméLes kinésines sont des moteurs moléculaires impliqués dans le transport intracellulaire de nombreux cargos au sein de la cellule. Bien que la motilité des kinésines soit bien comprise, les mécanismes moléculaires à la base du recrutement des cargos le sont beaucoup moins.La kinésine1 joue divers rôles dans les cellules neuronales, où elle contribue à l’organisation spatiale et temporelle de nombreux composants cellulaires. Elle jouerait un rôle dans différentes pathologies neurologiques, comme la maladie d’Alzheimer. Comprendre comment la kinésine1 reconnaît et interagit avec ses cargos est important pour déterminer son rôle, ainsi que celui de ses cargos, au niveau du fonctionnement des cellules normales et pathologiques. La kinésine1 est un hétérotétramère constitué de deux chaînes lourdes (KHC) et de deux chaînes légères (KLC) toutes deux étant capables de recruter des protéines cargos. L’une des premières protéines cargos à avoir été identifiée est JIP1 (JNK-interacting protein 1) qui est, entre autres: (i) une protéine d’échafaudage pour la voie de signalisation des MAP kinases et (ii) une protéine adaptatrice pour le transport de la protéine précurseur de l’amyloïde (APP) responsable de la maladie d’Alzheimer. Dans les deux cas, JIP1 régule des processus critiques au niveau de la cellule, ce qui en fait une protéine intéressante à étudier. Des premières études ont permis de mieux comprendre comment JIP1 est recrutée et transportée par la kinésine1. Cependant, le détail de l’interaction entre KLC et JIP1 n’est pas encore complètement décrit et donc compris.Objectifs : Mon travail de doctorat vise à caractériser au niveau moléculaire l’interaction entre KLC et JIP1. Pour ce faire, j’avais pour objectifs : 1) de caractériser les domaines d’interaction des deux protéines seules, 2) d’étudier la formation du complexe en solution par des approches biophysiques et 3) de déterminer la structure 3D du complexe par cristallographie.Résultats : Dans un premier temps, j’ai caractérisé le domaine TPR de KLC seul en contribuant entre autres au développement d’une boite à outils moléculaires. J’ai aussi participé à la détermination de deux structures cristallographiques du domaine TPR de KLC1/2 permettant de mettre en évidence la plasticité structurale de la 1ère hélice de ce domaine (Nguyen et al, soumis). Dans un second temps, j’ai mis en place les conditions d’expression et de purification du domaine PTB de JIP1 et mener la caractérisation structurale de ce domaine en solution. Bien que ce domaine de JIP1 ne soit pas nécessaire pour l’interaction avec KLC, j’ai pu étudier l’impact de sa présence au niveau du recrutement par KLC. Finalement, j’ai caractérisé le recrutement de JIP1 par KLC en confirmant tout d’abord un certain nombre d’information sur l’interaction entre le domaine TPR de KLC et la région C-terminale (Cter) de JIP1 au niveau moléculaire. Les nombreux essais de cristallisation que j’ai menés n’ont pas permis d’obtenir des cristaux du complexe KLC:JIP1. J’ai cependant pu cartographier de façon précise la zone d’interaction de JIP1-Cter avec le domaine TPR de KLC en employant les différents outils de KLC disponibles pour déterminer par calorimétrie leur affinité avec JIP1-Cter (Nguyen et al., en préparation).Conclusion : Ainsi, mon travail de doctorat a permis de mieux comprendre 1) la versatilité structurale du domaine TPR de KLC, 2) l’impact du domaine PTB de JIP1 pour son recrutement par KLC et 3) le mode d’interaction de JIP1 par KLC. Sur la base de ces données, je discuterai les bases structurales du mode d’interaction de KLC avec JIP1 et le comparerai à celui de KLC avec les cargos à motif WD, comme SKIP et Alcadéine-α.