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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Contacts relatifs à cet article / GARCIA-SAEZ Isabel

Le CP se promène pendant la mitose

Les protéines du complexe dit passager (CP) constituent un des intérêts principales du laboratoire. Ce complexe est composé de trois protéines sans activité enzymatique, INCENP, Boréaline et Survivine et une protéine avec activité kinase, Aurora B. Parfois la protéine TD60, un membre de la famille des facteurs d’échange du GTP, est aussi incluse dans ce complexe parce qu’elle localise avec le CP, mais son interaction avec les autres membres est plus faible. Le rôle du CP est exclusivement mitotique et, comme son nom laisse entrevoir, il localise dans différents endroits pendant la division cellulaire puisqu’il migre dès chromosomes au cytosquelette (figure 1) ; ainsi, il est concentré sur les centromères des chromosomes en métaphase et il migre vers le fuseau mitotique pendant la transition vers l’anaphase où il reste jusqu’à la fin de la mitose. En cytodiérèse le complexe est fortement présent dans le corps intermédiaire qui lie les deux cellules filles pour finalement disparaître.

Figure 1 : Membres du CP (inbox est un domaine d' INCENP) et localisation cellulaire pendant la mitose

Le CP est ainsi impliqué dans l’alignement correct des chromosomes pendant les stades initiaux de la division, dans la modification des histones, et il est aussi impliqué dans le bon déroulement de la cytokinèse. Il existe une forte interdépendance entre ses composants puisque l’inactivation d’un seul de ses membres produit le mal fonctionnement du complexe. Plus particulièrement, l’inactivation de la kinase Aurora B ou de la Survivine produit des défauts mitotiques sévères : le non-alignement des chromosomes sur la plaque métaphasique, mauvaise distribution des chromosomes et ploïdie cellulaire.

Les questions posées dans notre laboratoire sont :

  • Quels sont les signaux pour la localisation du CP sur les centromères ?
  • Quel est son rôle dans la régulation du cycle cellulaire ?
  • Comment change-t-il de localisation depuis les centromères vers les microtubules en anaphase ?.

Survivine et HBXIP

L’inactivation des membres du CP comme la kinase Aurora B ou la Survivine produit des défauts mitotiques sévères : le non-alignement des chromosomes sur la plaque métaphasique, mauvaise distribution des chromosomes et ploïdie cellulaire. C’est pour cela qu’avec Aurora B, la Survivine est le sujet d’un grand intérêt pour son rôle essentiel dans le CP et son implication dans une autre activité, sa fonction anti-apoptotique, où elle est activée par un partenaire, la HBXIP (Hepatitis B X interacting Protein). La Survivine se révèle donc comme une protéine bifonctionnelle avec deux rôles bien séparés : l’inhibition de l’apoptose et la régulation de la mitose à travers sa participation au complexe passager. Ainsi, elle est devenue une cible potentielle thérapeutique puisque sa sur-expression est détectée dans des nombreux types de cancers.

La Survivine est un fort sujet d’étude dans le laboratoire depuis plusieurs années. C’est ici où il a été démontré que cette petite protéine de 17 kDa faisait partie du complexe passager (1) et aussi il a fortement participé à l’obtention d’une des premières structures cristallographiques de cette protéine (figure 1) (2)

Figure 1 : dimère de survivine

Dans ce contexte, nous continuons cette approche multidisciplinaire qui va de la biologie cellulaire à la structure. Particulièrement nous travaillons sur la cristallogenèse des isoformes de la protéine survivine, et protéines associées. C’est ainsi que nous avons obtenu la structure tridimensionnelle du cofacteur de la survivine qui active son activité anti-apoptotique, la protéine HBXIP (Hepatitis B X Interacting Protein).

Détermination structurale de HBXIP

HBXIP (Hepatitis B X-Interacting Protein) est une protéine omniprésente qui fonctionne comme cofacteur anti-apoptotique de la survivine. Ensemble elles suppriment l’activation de la pro-caspase-9, qui est la protéase qui se trouve au début de la voie mitochondriale et qui entraine la mort cellulaire. Curieusement, HBXIP avait été décrite initialement comme une protéine cellulaire qui interagissait avec la protéine virale HBX du virus de l’hépatite B. Cette protéine HBX est une protéine oncogénique impliquée dans la régulation de l’apoptose, entre autres.

La structure de la version courte de HBXIP (11 kDa) a été obtenue à haute résolution au laboratoire (1.5 Å) (3). Même si dans le cristal un monomère par unité asymétrique a été trouvé, des études effectuées par SAXS (collaboration avec Dr. Frank Gabel, IBS) indiquaient que cette protéine était très probablement un dimère (figure 2).

Figure 2 : Courbe expérimentale obtenue par SAXS et courbes calculées pour HBXIP monomère et dimère

Analyses de prédiction de structure indiquent que HBXIP a un repliement caractéristique d’une superfamille de protéines, le Roadblock/LC7, qui ont en commun d’être des dimères impliquées dans des interactions protéine-protéine. Le dimère suivant ce repliement a été effectivement trouvé dans le cristal après la génération des molécules symétriques autour du monomère de l’unité asymétrique (figure 3 ).

Figure 3 : dimère de HBXIP dans le cristal

Ce dimère montre un feuillet β étendu formé par 10 brins b anti-parallels des deux subunités (figure 4). Un autre aspect intéressant est la présence d’une petite crémaillère à leucines entre les deux hélices α2 des deux monomères.

Figure 4 : Détail du dimère de HBXIP

Cette structure aide à la compréhension du rôle de HBXIP dans la cellule. Son repliement et la surface formée par le dimère (large feuillet β étendu), laisse penser que HBXIP peut servir d’échafaudage pour le recrutement de diverses protéines impliquées dans des rôles essentiels dans l’apoptose, maturation du centrosome et fonction mitochondriale.

Publications

1. Skoufias DA, Mollinari C, Lacroix FB, Margolis RL. Human survivin is a kinetochore-associated passenger protein. J. Cell Biol. 2000, 151(7) : 1575-82

2. Chantalat L, Skoufias DA, Kleman JP, Jung B, Dideberg O, Margolis RL. Crystal structure of human survivin reveals a bow tie-shaped dimer with two unusual alpha-helical extensions. Mol Cell. 2000, 6(1)  : 183-9

3. Garcia-Saez, I. , Lacroix, F.B., Blot, D., Gabel, F. & Skoufias, D.A. Structural Characterization of HBXIP : The Protein That Interacts with the Anti-Apoptotic Protein Survivin and the Oncogenic Viral Protein HBx. J Mol Biol. 2010, 405(2) : 331-340