The role of post translational modifications in modulating rab7 functions

Modica, Graziana (2019). The role of post translational modifications in modulating rab7 functions Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 134 p.

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Résumé

La petite GTPase Rab7 cordonne le trafic des membranes dans les endosomes tardifs (LE). À travers l’interaction avec plusieurs effecteurs différentes, Rab7 est capable de régler les événements de fusion entre les LE et les lysosomes et entre les autophagosomes et les lysosomes, elle contrôle le mouvement et le positionnement des LE et elle est aussi responsable du trafic vers le Trans-Golgi-Network pour le recyclage des récepteurs cargos. Il n’est pas clair comment une soule protéine peut diriger toutes ces routes de trafic.

Des travails publiés récemment ont souligné l’importance des modifications posttraductionnelles (PTM) dans la régulation des fonctions de Rab7. En fait il a été montré que Rab7 peut être ubiquitinée, phosphorylée et avec mon travail, nous avons montré que Rab7 peut être aussi palmitoylée. Comment chaque PTM contribue à régler les activités de la petite GTPase n’est pas clair. Avec mon projet j’ai apporté des nouvelles informations sur ces mécanismes de régulation. Avec mon premier travail, j’ai montré que Rab7 est palmitoylée sur les cystéines C83 et C84 et que cette modification est nécessaire pour recruter efficacement le complexe du retromer dans les membranes endosomales et pour le correct fonctionnement de ce complexe dans le trafic vers le TGN. Aussi, il est intéressant de noter qui la palmitoylation n’affect pas la fonction de Rab7 de régler la dégradation des protéines transmembranaires, comment le récepteur EGFR. Avec mon deuxième travail, nous avons analysé le rôle de la phosphorylation sur la serine 72 et sur la tyrosine 183 dans le contrôle des fonctions de Rab7.

Nous avons montré qui la phosphorylation S72 est nécessaire pour recruter le retromer dans la membrane. Nous avons aussi trouvé qui l’absence de cette modification cause la réduction de la palmitoylation de Rab7, en suggérant qui les deux PTMs sont connexes.

La fonction de la phosphorylation Y183 il n’était pas clair, certaines donnés suggéraient qui ce PTM était nécessaire pour la dégradation du récepteur EGFR, autres travails montraient le contraire. Dans notre travail, en utilisant cellules Rab7-KO, nous montrons qui la phosphorylation Y183 est nécessaire pour ce processus. En plus, nous suggérons un nouveau modèle où la phosphorylation Y183 agit comment un interrupteur moléculaire qui inhibe l’interaction entre Rab7 et RILP et favorise l’interaction entre ce dernier et le complexe ESCRTII. Cette interaction est nécessaire pour le tri efficace des protéines destinées à la dégradation dans les lysosomes.

Donc mon travail a identifié et caractérisé nouveaux mécanismes de régulation de la petite GTPase Rab7.

The small GTPase Rab7 coordinates membrane trafficking pathways at the late endosome. By interacting with and engaging different effectors, Rab7 is able to coordinates late endosome- and autophagosome-Lysosome fusion events, to control late endosome movement and positioning and to regulate late endosome-to-Trans Golgi Network (TGN) trafficking for the retrieval of cargo-receptors. How the same protein can orchestrate such variety of events is not completely understood.

Recent data are revealing the key role of post-translational modification (PTM) in customizing Rab7 functions. Indeed it has been shown that Rab7 can be ubiquitinated, phosphorylated and with my work, we have shown that Rab7 is also palmitoylated. The contribution of these PTMs in the regulation of the small GTPase functions is not completely understood. With my project I contributed to clarify some of the mechanisms by which PTMs regulate Rab7 function. With my first paper, we have shown that Rab7 is palmitoylated on cysteine 83 and 84 and that palmitoylation is required for efficient retromer recruitment and function at the endosome. Interestingly, it is dispensable for the degradation of integral membrane protein, such as EGFR. With my second paper, we investigated the impact of phosphorylation on serine 72 and tyrosine 183 on Rab7 function. We show that S72 phosphorylation is required for the recruitment of retromer onto membranes. We also show that in the absence of S72 phosphorylation, Rab7 is less palmitoylated, suggesting interplay between phosphorylation and palmitoylation.

The role of Rab7 Y183 phosphorylation was not clear, with data suggesting that this modification is required for EGFR degradation, while other work showing it was not required. Here we show that Y183 phosphorylation is required for EGF degradation using Rab7-KO HEK293 cells. Moreover we suggest a new model where phosphorylation on Y183 acts as a molecular switch by blocking the interaction between Rab7 and its effector RILP, and favouring the interaction of the latter with the ESCRT-II complex. This interaction is necessary for the efficient sorting of cargos into luminal vesicles (ILVs), resulting in their lysosomal degradation.

Overall my work has identified and characterized novel mechanisms of regulation of the small GTPase Rab7.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Lefrancois, Stephane
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Wurtele, Hugo (Université de Montréal)
Mots-clés libres:	Rab7 ; modifications post-traductionnelles; palmitoylation; phosphorylation; retromer; trafic intracellulaire; endosome; intracellular trafficking, ESCRT-II; TBK1; RILP;post-translational modifications
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:18
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:18
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15833

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