Nouveaux systèmes de régulation du protéasome chez les archées

Membres du groupe associés : Federico Musso, Cécile Cadoux, Eric Girard, Bruno Franzetti

Dans tous les types de cellules, le protéasome 20S est responsable de la destruction efficace des composants cellulaires endommagés dans des conditions de stress. Comprendre comment les protéasomes sélectionnent les édifices moléculaires désactivés représente un défi majeur pour la recherche fondamentale et biomédicale. Les archées possèdent une version primitive du protéasome eucaryote 20S. La régulation du protéasome archéen reste peu explorée et on sait peu de choses sur son rôle physiologique et son importance dans l’adaptation extrêmophile. Nous cherchons à découvrir de nouvelles machines de ciblage du protéasome qui garantissent l’adaptation du protéome chez les archées hyper-thermophiles. Nous caractérisons les interactomes cellulaires de P. abyssi du protéasome PAN-20S et de nouveaux interactants en utilisant des pull-downs in vitro/Co-IP à l’IBS et des pull-downs in vivo (collaboration avec l’équipe de D. Flament/ M. Jebbar à Brest pour la génétique et Y. Couté d’Edyp-Lab pour la protéomique). Ce travail, réalisé avec plusieurs protéines "appâts" his- et strep-tagged, révèle une forte connexion avec des fonctions cellulaires spécifiques. Il a également permis d’identifier une douzaine de partenaires inconnus du protéasome, dont certains sont capables d’activer la dégradation par le protéasome de protéines modèles in vitro. Nous étudions les structures et le mode d’action de ces grands complexes en utilisant la cryo-EM à haute résolution et des études résolues en temps (collaboration avec G. Schoehn- EM group IBS). Nous utilisons l’interactomique native, la peptidomique-MS et la biochimie pour identifier leurs substrats naturels respectifs afin de déterminer leurs fonctions cellulaires. L’étude structurale de ces machineries dans différentes espèces d’archées, dont les méthanogènes, devrait permettre de déterminer si ces systèmes sont associés à certains types d’adaptation extrêmophile.

Financements

Collaborations

• C. Brochier : Bioinformatics and molecular evolution (LBBE, Lyon 1 University)
• Y Couté : Proteomics (Edyp Laboratory-Grenoble)
• D. Flament and M. Jebbar. Laboratoire BEEP (UBO-Ifremer), Brest

Publications sélectionnées

• Observing protein degradation by the PAN-20S proteasome by time-resolved neutron scattering
  Emilie Mahieu, Jacques Covès, Georg Krüger, Anne Martel, Martine Moulin, Nico Carl, Michael Härtlein, Teresa Carlomagno, Bruno Franzetti, Frank Gabel. Biophysical Journal, 2020, 119 (2), pp.375-388. ⟨10.1016/j.bpj.2020.06.015⟩

• An NMR study of a 300-kDa AAA+ unfoldase.
  Georg Krüger, John Kirkpatrick, Emilie Mahieu, Bruno Franzetti, Frank Gabel, Teresa Carlomagno. Journal of Molecular Biology, 2023, 435 (11), pp.167997. ⟨10.1016/j.jmb.2023.167997⟩

• Characterization of a small tRNA ‐binding protein that interacts with the archaeal proteasome complex.
  Gaëlle Hogrel, Laura Marino-Puertas, Sébastien Laurent, Ziad Ibrahim, Jacques Covès, Eric Girard, Frank Gabel, Daphna Fenel, Marie‐claire Daugeron, Béatrice Clouet-d’Orval, Tamara Basta, Didier Flament, Bruno Franzetti. Molecular Microbiology, 2022, Bacterial macromolecular machineries, 118 (1-2), pp.16-29. ⟨10.1111/mmi.14948⟩

• Structural Insight into Ubiquitin-Like Protein Recognition and Oligomeric States of JAMM/MPN(+) Proteases.
  Shiyun Cao, Sylvain Engilberge, Eric Girard, Frank Gabel, Bruno Franzetti, Julie A Maupin-Furlow. Structure (London, England : 1993), 2017, ⟨10.1016/j.str.2017.04.002⟩

• Chamieh H, Marty V, Guetta D, Perollier A and Franzetti B
  Stress regulation of the PAN-proteasome system in the extreme halophilic archaeon Halobacterium. Extremophiles (2012) 16(2) : 215-225

• Chamieh H, Guetta D and Franzetti B
  The two PAN ATPases from Halobacterium display N-terminal heterogeneity and form labile complexes with the 20S proteasome. Biochemical Journal (2008) 411(2) : 387-397