La Whirline est codée par le gène humain DFNB31 sur le 9ème chromosome humain au
locus 9q32-34 et le gène murin whrn sur le 4ème chromosome 215,216. Le gène codant pour la
plusieurs isoformes de la protéine. La forme complète de la protéine contient 5 domaines et une région riche en proline. (Figure 32)
Les 30 premiers acides aminés en N-terminal de la protéine constituent une région de faible complexité enrichie en Serine, Alanine et Glycine. Cette séquence est suivie de quatre domaines consécutifs, séparés les uns des autres par des liens flexibles de 30 à 40 résidus environ. Deux domaines HHD (Harmonin Homology domain) sont aux deux extrémités de
cette région 217. Ces HHD entourent un tandem de domaines PDZ. Le reste de la protéine est
composé d’une grande région riche en prolines et d’un troisième domaine PDZ proche de l’extrémité C-terminale. Un PBM est présent à son extrémité C-terminale, quatre résidus après le dernier brin du PDZ3 (Figure 32).
Au commencement de cette thèse, peu d’information structurale était disponible sur la Whirline. Le domaine HHD1, les trois domaines PDZ et la région riche en Proline étaient identifiés, mais le domaine HHD2 n’avait pas encore été décrit.
La grande majorité des publications sur la Whirline ne considère toujours que la possibilité d’interaction par les domaines PDZ, en occultant complétement le rôle des domaines HHD. Ce manque d’intérêt reflète très probablement le manque de données relatives aux domaines HHD. En se basant sur le supramodule N-terminal de l’Harmonine, de nombreuses publications utilisent une construction contenant à la fois le HHD1 et le PDZ1, pour n’observer que l’interaction du domaine PDZ avec des ligands. Dans le cas du PDZ2, les constructions couramment utilisées pour les expériences pull-down contiennent un domaine
HHD2 tronqué au milieu de sa séquence 214. Il n’existe actuellement aucune donnée directe
sur l’interaction des deux domaines HHD de la Whirline avec des partenaires potentiels. La très faible conservation des résidus de surface des HHD rend difficile la prédiction de motif d’interaction spécifique aux HHD de la Whirline en se basant simplement sur leurs séquences. Les structures des domaines HHD sont inconnues, seules celles de l’Harmonine et de CCM2 peuvent être utilisées pour créer des modèles d’homologie, en raison de la faible similarité de séquence entre HHD.
Figure 33 : Structures des domaines PDZ de la Whirline humaine. Structures RMN déterminées par le projet de génomique structurale RIKEN, sous le nom de protéine KIAA1526. En vert sont indiqués les résidus importants pour l’interaction avec les partenaires. En orange sont indiquées les particularités de chaque domaine. PDZ1 : patch cationique ; PDZ2 : Lysine dans la poche d’interaction ; PDZ3 : hélice "2 allongée.
Pour les domaines PDZ, plus d’informations sont disponibles (Figure 33). L’étude de leurs séquences les prédit tous trois comme type 1, avec une Histidine caractéristique au début de l’hélice "2 et une Glycine en sortie du brin ß2. Les structures des trois domaines PDZ de la Whirline humaine ont été résolues par RMN dans le cadre de l’initiative de génomique structurale de l’Institut RIKEN. Ces structures ont été publiées avant l’identification du gène et de la protéine, en conséquence, la protéine est enregistrée sous le nom de code KIAA1526. Les trois ensembles de structure adoptent le repliement classique des domaines PDZ avec cependant quelques particularités détaillées dans la Figure 33.
Le PDZ1 a un repliement proche du repliement PDZ. Sa plus forte particularité est son pI élevé de 9.9, conséquence d’un patch cationique formé de deux Arginines et trois Lysines
au dessus de sa poche d’interaction, dans la boucle “GLGF” et dans la boucle "2/ß5113. Le pI
élevé de ce domaine a attiré l’attention d’une équipe de chercheurs s’interessant aux
interactions entre PDZ et lipides 113. Les auteurs montrent que le PDZ1 de la Whirline est
capable d’interagir spécifiquement avec certains lipides, notamment les
phosphatidylinositole-phosphates. La mutation ponctuelle des résidus du patch cationique permet d’abroger l’interaction, confirmant l’implication de ce patch dans la liaison aux lipides. Cette étude a été réalisée avec une construction de PDZ1 tronquée des premiers résidus du brin ß1, ayant une tendance à oligomériser, selon les auteurs, compliquant de fait l’interprétation de ces résultats.
Le PDZ2 de la Whirline partage une forte identité de séquence avec le PDZ1 (57%) et un repliement similaire. De façon originale, la chaine latérale de la Lysine 347 est orientée vers l’intérieur du sillon d’interaction du domaine PDZ. Dans cette conformation, la chaine latérale recouvre la région hydrophobe du haut du sillon et ne permet pas l’accès à la “GLGF” pour un ligand. Malgré cette particularité structurale, plusieurs séquences C-terminales de protéines partenaires ont été identifiées par pull-down comme interagissant avec ce domaine PDZ2 218–220.
Le PDZ3 a un repliement plus original. Son hélice α2 est formée de 15 résidus, allongée de plus d’un tour supplémentaire par rapport à celle d’un PDZ canonique. La longueur inhabituelle de cette hélice force la boucle “GLGF” dans une position plus éloignée du site de liaison et diminue sa flexibilité. Aucune information structurale n’existe sur une forme en complexe de ce domaine, il est donc difficile de spéculer sur l’impact de cette structuration sur la fonction du domaine. Ce domaine possède lui aussi un pI théorique élevé de 9.7, mais seule une interaction faible avec des phosphatidylinositol-phosphates a été décrite à ce jour 113.