Depuis l’identification de la Whirline, de nombreux partenaires lui ont été attribués. Toutes ces interactions ont été montrées par des techniques indirectes, notamment la co-localisation par microscopie confocale ou par des techniques prompts aux faux-positifs comme le pull-down ou la co-immunoprécipitation. L’identification tardive des domaines HHD et la mauvaise définition des bornes des domaines PDZ dans les banques de données traditionnelles ont conduit à l’utilisation récurrente de constructions comportant des domaines tronqués et probablement sensibles à l’agrégation. L’ensemble de ces facteurs rend difficile l’identification fiable du réseau d’interaction de la Whirline (Figure 37). La multiplication des publications permet cependant de faire ressortir certains partenaires récurrents que nous présenterons dans cette partie.
Figure 37 : Interactants de la Whirline, par domaine. Liste des interactants identifiés de la Whirline pour chaque domaine. Les partenaires listés en rouge ne possèdent pas de PBM à leur C-terminal.
5.4.1 Complexe Usher2 : Usherine / Vlgr1 / PDZD7
L’isoforme longue de la Whirline est impliquée dans la formation du complexe des protéines Usher2, au niveau des liens basaux des cellules ciliées et du cil connecteur des photorécepteurs. Le complexe est composé de deux protéines membranaires responsables des liens basaux, l’Usherine et Vlgr1, et de deux protéines cytoplasmiques paralogues, Whirline
et PDZD7 214,233,234. Ces protéines membranaires possèdent toutes deux une région
cytoplasmique courte avec un PBM identique (–DTHL). Ces PBM interagissent avec les deux
PDZ N-terminaux de la Whirline et de PDZD7 33,214, qui elles-mêmes interagissent entre elles
auteurs proposent que la Whirline ait une interaction préférentielle avec l’Usherine alors que PDZD7 ait une interaction favorisée avec Vlgr1, malgré les séquences identiques de leurs
PBM 214. Les auteurs montrent aussi une hétéro-dimérisation possible entre PDZD7 et la
Whirline. Dans leurs expériences, tous les domaines PDZ d’une protéine sont capables d’interagir avec tous les domaines PDZ de la seconde. Les auteurs proposent aussi une homodimérisation de la Whirline par auto-association de son PDZ3 et de son tandem de PDZ N-terminal (Figure 38 A) 214. Une telle interconnexion entre PDZD7 et la Whirline semble peu probable. Cependant, plusieurs études démontrent la nécessité d’un complexe entre ces
quatre protéines au niveau des liens basaux 33,203,234,235. Aucune autre interaction du PDZ3, de
la région riche en proline ou du HHD2 n’a été décrite pour des protéines présentes au niveau des liens basaux. Cependant, les souris whirler présentent des touffes ciliaires de CCE en
forme de U, caractéristique d’un défaut du complexe Usher2 221. Cette région C-terminale de
la protéine est donc également impliquée dans la fonction de l’isoforme longue au niveau du complexe Usher2.
Dans les cellules photoréceptrices, PDZD7 n’est pas exprimée, mais la Whirline
colocalise avec l’Usherine et Vlgr1 236 au niveau du cil connecteur. La protéine Usher1 SANS
colocalise aussi avec ce complexe Usher2 à la membrane du cil connecteur ainsi qu’à la membrane du segment interne. Montrée par pull-down, une interaction directe a lieu entre la partie centrale de SANS et l’Usherine ainsi qu’entre le PBM de SANS et les PDZ N-terminaux de la Whirline (Figure 38 B) 183,229. Ces différentes interactions permettraient un ancrage multiple entre les protéines membranaires et le cytosquelette, favorable au maintien des liens extracellulaires.
La forme longue de la Whirline interagit également avec la protéine Rgprorf15. Cette protéine associée aux microtubules est nécessaire au bon fonctionnement du cil connecteur et
ses mutations sont responsables de plus 70% des cas de retinitis pigmentosa 222. Les auteurs
ont montré, par des expériences de double hybride et de pull-down, l’interaction de la région
C-terminale de Rgprorf15 avec le PDZ1 de la Whirline, et ce malgré l’absence de PBM
canonique sur Rgprorf15 222. Cette interaction n’a cependant été reportée que dans ce seul article et mérite d’être confirmée avant d’intégrer Rgprorf15 dans le complexe Usher2 des photorécepteurs.
Figure 38 : Organisation moléculaire du complexe Usher2. A Interactions décrites dans le complexe Usher2 formé dans les liens basaux des cellules ciliées. Figure adaptée de Chen et al. 2014 214 B Interactions décrites dans le complexe Usher2 formé dans le cils connecteur des photorécepteurs. Figure adaptée de Sorusch et al. 2017 183.
5.4.2 Complexe Eps8/Myosine15
Dans les touffes ciliées matures et lors de leur développement, la forme courte de la Whirline se localise à l’apex des stéréocils de la grande rangée 178,225,226. A cette localisation, la partie C-terminale de la Whirline fait partie d’un complexe impliquant, au minimum, la Myosine15a et la protéine Eps8. Ce complexe est indispensable à l’élongation et au maintien en longueur des stéréocils des touffes ciliaires 219,227,237.
Les premières indications de la formation de ce complexe viennent de la similarité phénotypique des souris modèles shaker2 et whirler, respectivement mutées sur la
Myosine15a et sur la Whirline 178 ainsi que de souris K.O de Eps8 237, Elles possèdent toutes
des touffes ciliaires formées de stéréocils courts et larges. La Whirline et Eps8 ne se localisent plus à l’apex des stéréocils dans des souris Myosine-15 K.O, suggérant une interaction des deux protéines avec la Myosine15 et proposant son rôle de cargo pour la bonne localisation du complexe. Le K.O de la Whirline ou de Eps8 n’affecte pas la localisation de la seconde.
Les deux protéines interagissent chacune directement avec la Myosine15 237. La Myosine15
possède un PBM en son extrémité C-terminale et interagit avec l’isoforme C-terminale courte
de la Whirline 226, la mutation whirler abolit cette interaction 178. En cellule COS7
transfectées, la Whirline et la Myosine-15 colocalisent dans les filopodes. La suppression du PDZ3 de la forme longue de la Whirline ainsi que celle du PBM de la myosine15a sont toutes
deux suffisantes pour empêcher la colocalisation des deux protéines 227. Ce résultat souligne
donc l’importance de l’interaction entre le PBM de la Myosine15a et le PDZ3 de la Whirline dans leur interaction. Par ailleurs, une autre interaction, entre la région riche en proline de la
Whirline et le second domaine SH3 de la Myosine-15a a aussi été reportée par pull-down 178. L’interaction entre Eps8 et la Whirline implique quant à elle une grande région non-structurée
au centre d’Eps8 et une région non-identifiée de la Whirline 237. Eps8 ne possède pas de PBM
et est capable d’interagir avec l’isoforme C-terminale courte de la Whirline de façon
simultanée avec la Myosine-15a 226. La région riche en proline, et le domaine HHD2, de
partenaire inconnu, sont donc deux bons candidats pour moduler cette interaction. L’interaction entre Eps8 et la Myosin-15 est contrôlée par la région C-terminale d’Eps8 et par la région proche du domaine moteur de la Myosine-15a, sans recouvrement avec les régions d’interaction à la Whirline des deux protéines (Figure 39) 237.
La Gelsoline 228 et l’Espine 238 sont décrites comme interagissantes avec la Whirline et pourraient être associées à ce complexe, régulant la longueur des stéréocils. Ces deux protéines on clairement un rôle régulateur de la condensation de l’actine dans les stéréocils, cependant leur lien avec le complexe Myosine-15a/Eps8/Whirline reste encore à établir.
Figure 39 : Organisation moléculaire du complexe de l’apex des stéréocils. Interactions décrites entre les trois protéines principales du complexe de l’apex de la grande rangée de stéréocils. Les interactions Myosine15/Eps8 sont montrées en rouge ; Eps8/Whirline en vert ; Myosine15/Whirline en bleu.
5.4.3 Autres interactions connues
En plus des interactions attribuables à un complexe, une localisation et une fonction précise, plusieurs autres interactants ont été décrits pour la Whirline. C’est le cas de plusieurs
protéines de la famille MAGUK, notamment CASK et MPP1 239,240. Dans ces deux cas,
l’interaction est montrée par pull down entre leur séquence C-terminal et le PDZ3 de la Whirline, bien que les deux protéines ne possèdent pas de PBM. CASK et MPP1 possèdent elles-mêmes des domaines PDZ qui pourraient lier en retour le PBM C-terminal de la Whirline. Les mutations de ces protéines ne sont pas impliquées dans des déficiences de vision ou d’audition et n’ont pas directement été connectées aux réseaux Usher. CASK et
MPP1 sont cependant largement exprimées dans l’ensemble du cerveau. Il est possible que les interactions décrites soient impliquées dans les fonctions de la Whirline en dehors de la vision et de l’audition.
Des expériences de pull-down et de colocalisation dans les cellules photoréceptrices montrent que le tandem N-terminal de PDZ de la Whirline se lie au PBM C-terminal du canal
calcique voltage dépendant CaV1,3 241,242. Ce dernier est exprimé tout le long des
photorécepteurs ainsi que dans la synapse des cellules ciliées. Son interaction avec la
Whirline a été remise en cause et est toujours débattue 242. Cependant, la co-expression des
deux protéines dans différents types cellulaires et l’interaction de CaV1,3 avec l’Harmonine 243 en font un bon candidat comme partenaire de la Whirline. Leur interaction pourrait notamment avoir un rôle au niveau de la synapse en ruban des cellules ciliées, où l’ensemble des protéines Usher est également localisé.
Un autre canal Trpv1, pourrait aussi être un partenaire de la Whirline. Leur interaction est modulée par la région N-terminale de domaines Ankyrines répétés de Trpv1, capable d’interagir avec l’ensemble des domaines PDZ de la Whirline244. Trpv1 est une protéine membranaire impliquée dans la sensation de douleur associée aux hautes températures. En cellule, la Whirline augmente le ciblage de cette protéine à la membrane, améliore son
regroupement (clustering) au sein de la membrane et sa stabilité 244.
Enfin, une dernière interaction de la Whirline a été décrite avec deux isoformes de la protéine Nek4 245. Cette Serine/Thréonine kinase n’a pas de fonction connue actuellement, mais semble impliquée dans la stabilisation des microtubules et dans la régulation des cils primaires. L’interaction avec la Whirline a été montrée lors d’un criblage protéomique par spectrométrie de masse et par analyse informatique, sans validation ultérieure.