Régulation et transport des protéines à travers les membranes cellulaires

Raffaele IEVA


Chargé de Recherche, CNRS
05 61 33 59 11

Membres de l'équipe

  Enseignant/chercheur
  • Cecile ALBENNE
  Postdoc
  • David RANAVA
  Etudiant en Master
  • Cyril MOULIN
  • Lucyle POINOT

Présentation

Topic

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les cellules vivantes sont constituées d’un ou plusieurs compartiments liés à la membrane. Les membranes cellulaires sont composées de lipides et de protéines impliquées dans le transport des solutés, la conversion énergétique, la signalisation et la sécrétion. La biogénèse et la dégradation des protéines membranaires sont deux aspects opposés d’un processus cellulaire essentiel qui assure le fonctionnement correct des compartiments liés à la membrane. Un de nos objectifs principaux est de comprendre les processus moléculaires par lesquelles les protéines sont adressées, insérées ou transportées à travers les membranes. En outre, nous recherchons par quels mécanismes les protéines mal repliées ou endommagées sont détectées et éliminées de manière à préserver l’intégrité et la fonctionnalité membranaire. Pour cela, nous avons développé deux axes de recherche.

Projet 1: Chez les bactéries à Gram négatif, la bicouche lipidique la plus externe (ou membrane externe) représente la première ligne d’interaction avec l’environnement colonisé. La membrane externe des pathogènes bactériens contribue à la fois aux stratégies de défense et d’attaque lors de l’interaction avec l’hôte. Elle forme une barrière de perméabilité essentielle qui protège les cellules bactériennes des agressions physico-chimiques venant de l’extérieur et elle sécrète des facteurs de virulence qui ciblent l’hôte. Les protéines intégrales de la membrane externe (OMPs) traversent la bicouche lipidique en se repliant dans des structures en tonneau beta. Les OMPs sont sensibles aux dommages occasionnées par les agents oxydants produits par la réponse immunitaire naturelle de l’hôte et les protéases externes. La détermination des mécanismes par lesquels la bactérie fait face à ces stress est primordiale afin de comprendre les processus moléculaires de l’interaction hôte-pathogène. Nous utilisons Escherichia coli et Neisseria meningitidis comme organismes modèles afin d’étudier comment les OMPS endommagées sont détectées et dégradées afin de préserver la fonctionalité de la membrane externe en tant que barrière perméable et plateforme pour la sécrétion des protéines.

Projet 2: Les mitochondries sont des organelles essentiels des cellules eucaryotes et qui ont évolué à partir d’une relation endosymbiotique entre une bactérie à Gram négatif et une cellule eucaryote primitive. Elles jouent différents rôles dans plusieurs processus physiologiques comme la production d’énergie, l’homéostasie du calcium, le métabolisme lipidique, la biogénèse des   clusters Fer-Soufre et l’apoptose. De par leur origine évolutive, les mitochondries sont entourées par deux membranes et comprennent des machineries conservées de transport des protéines. La membrane externe contient des protéines membranaires qui se replient en structures de type tonneau beta comme les OMPs chez les bactéries. Certains pathogènes bactériens exploitent cette voie conservée de transport des protéines pour cibler des facteurs de virulence aux mitochondries et entraver les processus cellulaires régulés par les mitochondries. Nous sommes intéressés par comprendre comment les OMPs et les autres facteurs de virulence sont relâchés à partir des bactéries et comment ils circulent dans la cellule hôte pour cibler les mitochondries.

En élucidant les mécanismes moléculaires essentiels à la survie face aux stress et l’infection de l’hôte, notre travail contribuera à la recherche de nouveaux antibiotiques à l’élaboration de nouvelles stratégies de vaccination capables lutter contre les bactéries nocives.


 

 

Publications

  • Turakhiya U, von der Malsburg K, Gold V, Guiard B, Chacinska A, van der Laan M, Ieva R*..
    Protein import by the mitochondrial presequence translocase in the absence of a membrane potential.
    J Mol Biol
    2016 Jan in press
  • Gold V, Ieva R, Pfanner N, van der Laan M, Kühlbrandt W. .
    Visualizing mitochondrial protein import in action by electron cryo-tomography.
    Nat Commun, 5:4129.
    2014 Jan
  • Ieva R, Schrempp SG, Opaliński L, Wollweber F, Höß F, Heißwolf AK, Gebert M, Zhang Y, Guiard B, Rospert S, Becker T, Chacinska A, Pfanner N, and van der Laan M. .
    Mgr2 functions as lateral gatekeeper for preprotein sorting in the mitochondrial inner membrane.
    Mol Cell, 56:641-52.
    2014 Jan
  • Ieva R, Heißwolf AK, Gebert M, Vögtle FN, Wollweber F, Mehnert CS, Oeljeklaus S, Warscheid B, Meisinger C, van der Laan M, Pfanner N. .
    Mitochondrial inner membrane protease promotes assembly of presequence translocase by removing a carboxy-terminal targeting sequence.
    Nat Commun, 4:2853.
    2013 Jan
  • Ieva R, Tian P, Peterson J, Bernstein HD. .
    Sequential and spatially restricted interactions of assembly factors with an autotransporter β domain.
    Proc Natl Acad Sci USA, 108:E383-91.
    2011 Jan

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31062 TOULOUSE Cedex
France

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