Les domaines SAMs - Analyse in silico des protéines AdcB et AdcC

I. Analyse in silico des protéines AdcB et AdcC

I.3 Les domaines SAMs

Les analyses préliminaires de l’équipe utilisant BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) sur les protéines AdcB et AdcC avaient mis en évidence la présence d’un domaine SAM à l’extrémité C-terminale de la protéine AdcC. Son existence dans AdcC, et également dans AdcB, avait été confortée par la modélisation de ce domaine dans PHYRE2_{. Notre analyse plus récente de toute la région en aval} du module arrestine est venue compléter cette information par l’identification d’un deuxième domaine SAM entre le cœur arrestine et le SAM C-terminal. Dans le reste du manuscrit, ces domaines ont été nommés SAM1 pour le plus N-terminal et SAM2 pour le plus C-terminal.

Figure 30 : Structure des domaines C2 d’AdcB et d’AdcC. A. Représentation sur PyMol des structures modélisées par

PHYRE2 pour les domaines C2 d’AdcB (1-123) et d’AdcC (1-119) à partir de celle de CAR4 d’Arabidopsis thaliana (PDB 4v29B) et du domaine C2A de la E-synaptotagmine humaine (PDB 4npjA) respectivement. Les résidus aspartates et glutamates attendus pour lier les ions calciques ont été colorés en rouge. B. Alignement des séquences du domaine C2 d’AdcB, d’AdcC et de la PKCα à l’aide du logiciel T.Coffee. Les brins β de la structure cristallisée de la PKCα sont schématisés par les barres grises, ceux d’AdcC, prédits par PHYRE2_{, par les barres bleues. Les résidus acides impliqués dans la coordination des ions}

calcium chez la PKCα et retrouvés chez AdcB et AdcC sont colorés en rouge et indiqués par une étoile, ceux impliqués chez la PKCα dans la liaison à la phosphatidylsérine encadrés en orange et ceux liant le PI(4,5)P2 encadrés en vert.

Les modules SAMs, aussi connus sous le nom de Pointed domain ou PNT, sont des domaines communs d’interaction de type protéine-protéine essentiellement constitués d’hélices α (Kim and Bowie, 2003; Qiao and Bowie, 2005). Certains d’entre eux sont néanmoins capables d’interagir avec des lipides comme dans le cas des protéines DLC2 (Li et al., 2007), p63 (Rufini et al., 2011), p73 (Barrera et al., 2003) et Ste11 (Bhunia et al., 2009) ou encore avec des acides nucléiques, comme chez la protéine Smaug qui lie l’ARN (Aviv et al., 2003; Green et al., 2003). Les interactions protéiques médiées par les modules SAMs peuvent se faire de manière homotypique, conduisant à des homo- oligomères par liaison SAM-SAM, de manière hétérotypique par liaison d’un autre domaine SAM sur le partenaire protéique ou encore par liaison d’un domaine non-SAM. Dans le cas des interactions SAM- SAM, la liaison met en jeu deux interfaces permettant une interaction tête-bêche des domaines SAMs, l’une appelée surface ML (mid loop) et située entre les hélices α2, α3 et α4, et l’autre nommée surface EH (end-helix) et localisée sur l’hélice α5 (Figure 31). Ces régions comportent des patchs de résidus hydrophobes entourés de résidus chargés responsables de contacts électrostatiques. La présence et l’accessibilité de chacune de ces surfaces d’interaction sur chaque domaine SAM sont à l’origine, dans le cas de plusieurs protéines comme le facteur de transcription TEL, par exemple, de la formation de longues architectures hélicoïdales contenant 6 domaines SAMs par tour d’hélice, et formant des fibres visibles en microscopie électronique (Kim et al., 2001; Tran et al., 2002).

Les domaines SAMs sont souvent retrouvés en un exemplaire unique dans les protéines. Néanmoins, plusieurs exemples de protéines à multi-domaines SAMs ont été décrits. C’est le cas notamment des liprines  et , d’AIDA-1/Odin, des CASKINs 1 et 2, de la Kazrine E ou encore de SARM1. Les domaines sont alors reliés par un linker flexible qui permet des interactions inter-domaines.

Figure 31 : Polymérisation des domaines SAM du facteur de transcription TEL (Kim et al. 2001 et Tran et al. 2002). A.

Schéma d’association des domaines SAMs isolés de TEL (blocs bleus) en tête à queue à travers leurs surfaces ML et EH.. Les deux résidus clefs des surfaces d’interaction ML et EH, Ala61 et Val80, sont indiqués en noir. B. Illustration de l’interaction entre les surfaces ML et EH de deux domaines SAMs isolés de TEL. Les résidus hydrophobes qui constituent le cœur de la surface d’interaction sont représentés en vert. Les résidus chargés positivement et négativement sont colorés en bleu et en rouge. C. Structure d’un tour d’hélice du polymère formé par les domaines SAMs isolés de TEL.

Ces interactions SAM-SAM intra-moléculaires semblent aussi mettre en jeu les surfaces ML et EH (Mercurio et al., 2012; Stafford et al., 2011; Wei et al., 2011).

Figure 32 : Prédiction des structures secondaires et tertiaires des régions C-terminales d’AdcB et d’AdcC. A et B.

Représentation sur PyMol du modèle proposé par PHYRE2 pour la région C-terminale d’AdcB (A) et d’AdcC (B) à partir des deux premiers domaines SAMs de la liprine α2 humaine (c3tadB). C et D. Détail des structures secondaires prédites pour AdcB (C) et AdcC (D). Les 5 hélices α du premier et du second domaine SAM sont représentées respectivement par des flèches bleues et rouges. Les hélices correspondantes des domaines SAMs 1 et 2 de la liprine-α2 sont indiquées en noir.

La figure 32 illustre les structures de l’extrémité C-terminale d’AdcB et AdcC modélisées dans PHYRE2_{à partir des deux premiers domaines SAMs de la liprine 2 humaine (PDB c3tadB) qui contient} une succession de 3 domaines SAMs. Malgré un pourcentage d’identité relativement faible (25 % pour AdcB et 17 % pour AdcC), finalement en accord avec la faible conservation de séquences au sein de l’ensemble de la famille des domaines SAM de façon générale, un score de confiance supérieur à 96 % a été accordé à ces deux modèles. On retrouve une conservation globale de la structure classique à 5 hélices  des domaines SAMs, présente ici sous la forme d’un tandem (Slupsky et al., 1998; Stapleton et al., 1999; Thanos et al., 1999a, 1999b). La région connectant les deux domaines SAMs est réduite à 4 acides aminés et donc plus courte que pour les protéines à multidomaines SAMs dont la structure a été résolue (voir Liprine α, Figure 32, C et D) ce qui laisse envisager un agencement des domaines l’un par rapport à l’autre peut-être atypique. Sur la base de ces seuls modèles, il est difficile d’affirmer avec certitude si les deux protéines possèdent elles-aussi les interfaces EH et ML nécessaires aux interactions SAM-SAM intramoléculaires ou/et intermoléculaires et si elles ont potentiellement la capacité de former des structures oligomériques.

Dans le document Caractérisation fonctionnelle des protéines AdcB et AdcC, deux membres du clan arrestine de l'amibe sociale Dictyostelium discoideum (Page 112-115)