Influence des lipides de la membrane plasmique sur la structure et la fonction du récepteur opioïde µ par dynamique moléculaire gros grains

Résumé

Dans ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur les interactions entre le récepteur opioïde µ (µOR) et les lipides de la membrane plasmique, en particulier, les phospholipides et le cholestérol. Afin d’étudier l’impact des lipides sur la structure et la fonction de µOR, nous avons utilisé la dynamique moléculaire classique (DM) tout-atomes (TA) et gros-grains (GG).
Les résultats sont séparés en deux chapitres qui montrent les analyses réalisées pour les membranes simples d’une part et les membranes combinées avec le cholestérol d’autre part.
Les études sont basées principalement sur quatre analyses :
• La mesure de l’angle tilt de chaque hélice pour l’analyse structurale de µOR ;
• Le nombre de contacts entre µOR et chaque grain des lipides pour comprendre l’impact de leur structure sur les interactions protéine-lipides ;
• Le nombre de contacts entre les lipides et chaque acide aminé (AA) de la protéine afin de localiser les AAs qui interviennent majoritairement dans les interactions µOR-lipides ;
• Le réseau de déplacements des lipides autour de la protéine pour identifier les sites tridimensionnels (3D) de µOR qui accueillent un lipide et de leur fréquence de déplacements.
Les résultats issus du premier chapitre sur l’étude du récepteur dans des membranes simples montrent que la nature de la tête du lipide (choline ou éthanolamine dans ce travail) impacte indirectement les interactions µOR-lipides par l’encombrement stérique de la tête lipidique sur la chaîne acyle localisée sous sa tête en diminuant le nombre d'interactions pour la choline par rapport à l’éthanolamine. Le nombre de contacts augmente ensuite de la même manière pour les phosphatidylcholines et phosphatidyléthanolamines insaturées. Enfin, les phosphatildylcholines saturées forment une membrane plus rigide, ce qui contraint la protéine, augmente le nombre de contacts µOR-lipides et diminue le nombre de conformations différentes de µOR. Il faut noter que la partie de la protéine localisée du côté intracellulaire de la membrane est moins mobile que du côté extracellulaire où est localisée la poche du ligand. Enfin, les sites connus d’oligomérisation (H1/H2/H8 et H5/H6) sont aussi des sites d’interactions faibles avec les lipides, sachant que les interactions protéine-lipides favorisent la dimérisation pour d’autres récepteurs aux protéines G (RCPGs).
Le deuxième chapitre de notre travail de thèse porte sur les membranes avec 30 % de cholestérol. Les membranes sont donc plus rigides, ce qui augmente le nombre de contacts µOR-lipides. On remarque dans un premier temps que les phospholipides ne sont pas en compétition avec le cholestérol ; les profils d’interaction avec la protéine sont inchangés. Les sites identifiés pour le cholestérol, de manière théoriques et connus de la littérature (CARC et CRAC) sur une hélice, ne sont pas suffisants pour décrire les sites d’interactions du cholestérol à la surface de µOR. Pour cela, la méthode présentant le réseau de déplacement des lipides permet une analyse plus fine au niveau 3D. Nous mettons ainsi en évidence un site localisé sur trois hélices qui respecte la construction des sites CARC/CRAC. De la même manière que pour les phospholipides, le cholestérol est connu pour favoriser la dimérisation des RCPGs et affecte leur fonction et leur localisation dans la membrane.
Signalons au lecteur que les références générales sont présentées à la fin du manuscrit. Les deux chapitres de résultats, basés sur deux publications, ont leurs références.

la date de réponse	1 juil. 2019
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Sponsors	Fund for Research Training in Industry and Agriculture (FRIA)
Superviseur	Daniel Vercauteren (Promoteur), Johan Wouters (Président), Carine Michiels (Jury), Laurence Leherte (Jury), Frédéric Kerff (Jury) & Martine Prévost (Jury)