Découverte du rôle crucial du résidu en position 2 des séquences MTS d’adressage mitochondrial - Biologie Computationnelle et Quantitative Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Experimental exploration of the role of the conserved N-end signature of mitochondrial precursors

Découverte du rôle crucial du résidu en position 2 des séquences MTS d’adressage mitochondrial

Résumé

Mitochondria are complex organelles involving a thousand proteins, most of which are encoded in the nuclear genome. Their biogenesis has required the evolutionary development of efficient protein addressing and import systems, and failures of these systems are associated with serious pathologies, neuropathies, cardiovascular disorders, myopathies, neurodegenerative diseases and cancers.Many mitochondrial proteins have an N-terminal addressing sequence called MTS (Mitochondrial Targeting Sequence) which forms an amphiphilic alpha helix essential for their mitochondrial import. However, the sequence of the various MTSs is highly variable and their critical characteristics are not yet well understood. The starting point of my thesis was the discovery in yeast of an overrepresentation of 4 hydrophobic amino acids (F, L, I, W) at position 2 of the MTSs sequences. During my thesis, I was able to confirm the critical role of the nature of the residue in position 2 of the MTSs through directed mutagenesis experiments. Indeed, thanks to the development of an innovative system for screening import defects based on the functional rescue of the toxicity of a mitochondrial protein, I was able to observe that only residues overrepresented at position 2 of mitochondrial proteins allowed efficient import. My work has thus demonstrated the existence of strong evolutionary constraints at position 2 of MTSs, the understanding of which could ultimately be useful for optimising the mitochondrial addressing of therapeutic proteins in patients suffering from mitochondrial diseases.
Les mitochondries sont des organites complexes impliquant un millier de protéines, la plupart codées dans le génome nucléaire. Leur biogenèse a nécessité au cours de l’évolution la mise en place de systèmes efficaces d’adressage et d’import protéique, et des défaillances de ces systèmes sont associées à des pathologies graves, neuropathies, troubles cardiovasculaires, myopathies, maladies neurodégénératives ainsi que cancers. De nombreuses protéines mitochondriales possèdent en N-terminal une séquence d’adressage appelée MTS (Mitochondrial Targeting sequence) qui forme une hélice alpha amphiphile essentielle pour leur import mitochondrial. La séquence des divers MTSs est néanmoins très variables et leur caractéristiques critiques ne sont pas encore bien comprises. Le point de départ de ma thèse est la découverte, chez les levures, d’une surreprésentation en position 2 des séquences MTSs de 4 acides aminés hydrophobes (F, L, I, W). Au cours de mes années de thèse, j’ai pu confirmer, par des expériences de mutagenèse dirigée, le rôle critique de la nature du résidu en position 2 des MTSs. En effet, grâce au développement d’un système novateur de criblage des défauts d’import basé sur le sauvetage fonctionnel de la toxicité d’une protéine mitochondriale, j’ai pu observer que seuls les résidus surreprésentés en position 2 des protéines mitochondriales permettaient un import efficace. Mon travail a ainsi démontré l'existence de fortes contraintes évolutives s’exerçant au niveau de la position 2 des MTSs dont la compréhension pourrait à terme être utile pour optimiser l’adressage mitochondrial de protéines thérapeutiques chez des patients atteints de maladies mitochondriales.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04062087 , version 1 (07-04-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04062087 , version 1

Citer

Houssam El Barbry. Découverte du rôle crucial du résidu en position 2 des séquences MTS d’adressage mitochondrial. Biologie cellulaire. Sorbonne Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023SORUS035⟩. ⟨tel-04062087⟩
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