Étude de l'oligomérisation du récepteur de l'urotensine ii et son impact sur la sélectivité fonctionnelle de ses ligands

Iddir, Mustapha (2020). Étude de l'oligomérisation du récepteur de l'urotensine ii et son impact sur la sélectivité fonctionnelle de ses ligands Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 101 p.

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Résumé

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont impliqués dans le contrôle d'un large éventail de fonctions physiologiques, dont la régulation des réponses hormonales, neuronales et musculaires. Au cours de la dernière décennie, de nombreux concepts sont venus bouleverser notre compréhension des mécanismes régulant leur activation et la signalisation qui y est associée. Parmi ces nouveaux concepts en émergence, on retrouve notamment l'oligomérisation des RCPG. Les premières théories stipulaient que les RCPG exerçaient leurs fonctions sous forme de monomères. Par contre, aujourd'hui , des preuves irréfutables et multiples montrent clairement l'existence d'homomères et d 'hétéromères. Ce phénomène produit un changement conformationnel au niveau des deux protomères constituant le dimère et peut avoir un impact sur leur transport à la surface cellulaire, leur pharmacologie, leur signalisation et/ou leurs propriétés d'internalisation. Le sujet de la présente thèse est axé sur le système urotensinergique composé de deux ligands endogènes, l'urotensine II (UII) et l'urotensin-related peptide II (URP), et d'un RCPG (UT). Bien que les deux ligands partagent le même récepteur, des données récentes ont démontré que ceux-ci pouvaient exercer des actions physiologiques divergentes et qu ' ils étaient donc fonctionnellement sélectifs. Avec l'émergence du concept que l'oligomérisation des RCPG contribuerait à leur diversité pharmacologique, il nous est apparu important d'analyser les mécanismes moléculaires impliqués dans l'activation de !'UT en relation avec la présence ou non d'oligomères de ce récepteur. L'hypothèse du présent projet de recherche stipule que le récepteur hUT, sous la forme d'homodimères, ou d'oligomères, serait responsable de la sélectivité fonctionnelle observée avec UII et URP. Nos objectifs pour ce projet de recherche étaient i) d'établir l'existence d'homodimère de h UT, ii) de déterminer les composantes structural es impliquées dans cette oligomérisation et iii) d' utiliser ces déterminants comme modulateurs allostériques. Lors de ce doctorat, nous avons réussi à démontrer l'existence d'une forme oligomérique du récepteur hUT par la technique du photomarquage et par des essais de liaison. La présence de coopérativité distincte pour hUII et URP pourrait, en autres, laisser présager d 'un rôle de l'oligomérisation dans leur sélectivité fonctionnelle. De même, il semble que G_aq soit impliquée clans ce phénomène . En revanche, cette coopérativité ne semble pas impliquée dans la signalisation induite par ces cieux peptides du moins dans celles analysées. Par la suite, nous avons synthétisé et testé, comme précédemment, des composés mimant les domaines transmembranaires (DTM) de hUT. Nous avons ainsi pu déterminer que les DTM 4 et 5 étaient capables de moduler la coopérativité des deux peptides endogènes . De plus, nous avons aussi pu observer une potentialisation de la puissance d'activation de la voie G_aq de hUII et de URP en présence des DTM4-5. L'utilisation de tels peptides mimant les DTM pourrait représenter une piste intéressante pour le développement de nouveaux modulateurs allostériques.

G protein-coupled receptors (GPCRs) are involved in the control of a wide range of physiological fonctions , including the regulation of hormonal, neuronal and muscle responses. Over the past decade, many concepts have changed our understanding of the mechanisms regulating their activation and the signaling associated with them. Among these new emerging concepts is the oligomerization of GPCRs. Early theories stated that GPCRs perform their fonctions as monomers. On the other hand, today, irrefotable and multiple evidence clearly ·shows the existence of homomers and heteromers. This phenomenon produces a conformational change at the level of the two protomers constituting the dimer and can have an impact on their transport to the cell surface, their pharrnacology, their signaling and/ or their internalization properties. The subject of this thesis focuses on the urotensinergic system composed of two endogenous ligands, urotensin II (UII) and urotensin-related peptide II (URP), and a GPCR (UT). Although the two ligands share the same receptor, recent data have shown that they can exert divergent physiological actions and that they are therefore fonctionally selective. With the emergence of the concept that GPCR oligomerization can contribute to their pharmacological diversity, it seemed important tous to analyze the molecular mechanisms involved in the activation of UT in relation to the presence or not of oligomers of this receptor.

The hypothesis of this research project states that the UT receptor, in the form of homodimers, or oligomers, would be responsible for the fonctional selectivity observed with UII and URP. Our objectives for this research project were i) to establish the existence of UT homodimer, ii) to determine the structural components involved in this oligomerization and iii) to use these deterrninants as allosteric modulators. During this PhD, we succeeded in demonstrating the existence of an oligomeric form of the UT receptor using the photolabelling technique and various binding assays. The presence of distinct cooperativity for UII and URP could, among other things, suggest a role for oligomerization in their fonctional selectivity. Similarly, it seems that the G_aq protein is involved in this phenomenon. On the other hand, this cooperativity does not seem to be involved in the signaling induced by these two peptides at least for those tested. Subsequently, as previously, we synthesized and tested compounds mimicking the transmembrane domains (DTM) of hUT. We were thus able to determine that DTMs 4 and 5 were capable of modulating the cooperative nature of the two endogenous peptides. In addition, we also observed a potentiation of the activation power of the G_aq pathway of hUII and URP in the presence of DTM4-5. The use of such peptides mimicking DTMs could represent an interesting avenue for the development of new allosteric modulators.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Chatenet, David
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Laplante, Steven
Mots-clés libres:	Récepteur couplé aux protéines G; oligomérisation; peptides; liaison; sélectivité fonctionnelle; probe-dependence; G protein-coupled receptors; oligomerization; binding; fonctional selectivity; probedependence
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	06 nov. 2024 15:51
Dernière modification:	06 nov. 2024 15:51
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15908

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