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PENTAGATE : Mécanismes d’activation et de désensibilisation d’un récepteur-canal pentamérique

L’équipe « chimie des substances naturelles » de BioCIS (D. Joseph) est l’un des partenaires du projet PENTAGATE coordonné par P.-J. Corringer de l’Institut Pasteur et sélectionné dans l’offre d’appel à projet ANR blanc 2013.

Les canaux ioniques activés par les ligands (LGICs) sont des acteurs majeurs de l’excitabilité cellulaire, de la communication neuronale et de la computation dans le cerveau. Alors que la structure tridimensionnelle des classes majeures de LGICs a été résolue par cristallographie des rayons X, les mécanismes moléculaires sous-tendant leur fonction restent mal connus. Ce projet porte sur les LGICs pentamériques (pLGICs) qui assurent la neurotransmission dans le cerveau par l’acétylcholine, la sérotonine, le GABA et la glycine et constituent des cibles thérapeutiques majeures, notamment pour les anxiolytiques, les sédatifs, les anesthésiques généraux, les facilitateurs cognitifs, les neuroprotecteurs (maladies d’Alzheimer et de Parkinson) et les composés anti-tabac.

Au travers d’une étude menée sur GLIC, homologue bactérien issu de la cyanobactérie Gloeobacter violaceus, PENTAGATE vise à comprendre les mécanismes moléculaires fondamentaux de la transduction du signal opéré par les pLGICs afin d’identifier de nouveaux sites de liaison potentiels, et de comprendre leur réorganisation lors de l’activation et de la désensibilisation, ouvrant ainsi la voie à la conception de nouvelles classes de médicaments ciblant ces récepteurs du cerveau.

Dans ce projet, nous mettrons à profit une chimie éco-respectueuse à la synthèse et l’identification de ligands stabilisant les différentes conformations allostériques de GLIC. L’acide caféique récemment identifié comme ligand de GLIC servira de squelette de référence pour le développement de ligand modulant l’activité de GLIC. Des molécules-outils hautement solubles et possédant des propriétés anomales ou fluorescentes seront élaborées pour mener des expériences de cristallisation, d’électrophysiologie et de fluorescence. En effet, les mutants de GLIC et les complexes GLIC-ligands seront engagés dans des expériences cristallisation pour la résolution de nouvelles conformations. En retour, la contribution de ces nouvelles conformations au fonctionnement de la protéine sera explorée par le marquage de GLIC par des rapporteurs conformationnels fluorescents. Des expériences à l’équilibre et résolus en temps sur GLIC reconstitué en liposome permettront d’assigner des conformations cristallographiques à des état allostériques, qu’il soient de repos, actifs, désensibilisés, ou même intermédiaires. Enfin, les mécanismes moléculaires sous-tendant les réorganisations allostériques seront explorés par des simulations de dynamique moléculaire sur GLIC inséré dans une membrane lipidique explicite.