Les scientifiques de l’hôpital de recherche pour enfants St. Jude ont résolu la structure 3D d’un complexe protéique majeur dans les cils, signalant les appendices trouvés sur les cellules. La construction a été capturée à la as well as haute résolution à ce jour. Le travail sert de foundation pour étudier les maladies du cerveau, des reins, du squelette et des yeux qui sont connues pour impliquer les cils mais qui étaient difficiles à étudier. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans Cell Exploration.
Les cils sont des projections ressemblant à des cheveux que l’on trouve sur presque toutes les cellules de mammifères qui contrôlent de nombreux processus de signalisation. Le cil est un kind de tube mince dépourvu de la machinerie nécessaire pour synthétiser les protéines nécessaires à la signalisation cellulaire. Par conséquent, les molécules de signalisation à l’intérieur des cils doivent être amenées d’autres zones de la cellule. Les complexes de transportation intraflagellaire, appelés IFT-A et IFT-B, servent de trains qui amènent les protéines vers et depuis les cils.
Pendant as well as d’une décennie, les scientifiques ont tenté de comprendre la structure des complexes IFT-A et -B. Les scientifiques de St. Jude ont déterminé la structure de l’IFT-A à une résolution globale d’environ 3 à 4 angströms, ce qui nous permet de visualiser ces complexes avec des détails quasi atomiques.
“Maintenant que nous avons la framework haute résolution de ce complexe ciliaire, nous pouvons cartographier les mutations connues pour causer des maladies, puis concevoir des interventions cliniques”, a déclaré l’auteur co-correspondant Ji Sunlight, Ph.D. St. Jude Division of Structural Biology. “Nous pouvons dire au niveau atomique remark ces trains s’assemblent pour former des buildings très élégantes dans les cils. Nous pouvons également utiliser ces connaissances pour comprendre remark les mutations de la maladie perturbent cette framework.”
Leur travail révèle de nouveaux détails qui n’ont jamais été assez clairs pour être compris lors des tentatives précédentes. Par exemple, ils ont révélé des web pages de liaison au zinc jusque-là inconnus dans l’IFT-A. Les web pages de liaison au zinc sont importants pour un type de domaine protéique appelé doigts de zinc. Les doigts de zinc sont essentiels pour certaines interactions protéine-protéine, ce qui explique certaines connexions mal includes au sein du complexe du coach.
“C’était assez excitant de voir les doigts de zinc auto personne n’avait vu ni même prédit les web-sites de liaison au zinc dans l’IFT-A”, a déclaré Sun. “Notre étude a pu le révéler avec confiance. Nous pourrions dire : ‘Hé, il y a du zinc, et il est crucial pour l’interaction protéine-protéine, ce qui pourrait également faciliter l’assemblage du educate.’ Nous n’aurions jamais compris cela sans nos informations structurelles à haute résolution.”
Un billet moléculaire à monter
Bien qu’important, le prepare n’est qu’une partie de l’histoire. Les scientifiques ont pu résoudre la structure de l’IFT-A en complexe avec la protéine Tubby-related protein 3 (TULP3).
Trouver la construction 3D de TULP3 et d’IFT-A dans un complexe est une réalisation majeure qui donnera un aperçu de la façon dont les molécules de signalisation se déplacent vers et depuis les cils, et remark la perturbation de l’interface entre les deux peut provoquer des maladies.
Comprendre les maladies des cils à haute résolution
Les cils sont des organites importants pour de nombreuses espèces. Cette conservation élevée entre les espèces indique aux scientifiques que les cils sont importants. De nombreuses mutations des protéines ciliaires sont associées à des maladies de différents tissus. Cependant, sans structure, il est difficile de rationaliser la façon dont les changements dans les protéines provoquent la maladie. Par conséquent, les scientifiques ont fait de nombreuses tentatives pour résoudre la structure des composants ciliaires au cours de la dernière décennie. Le groupe St. Jude a réussi à produire une structure d’IFT-A à haute résolution en utilisant une méthode connue sous le nom de cryo-microscopie électronique à une seule particule (cryo-EM).
“Le domaine go to depuis longtemps de voir ces complexes”, a déclaré Sun. “IFT-A est un complexe de six protéines. Nous savons que les mutations IFT-A affectent le développement du squelette, en particulier les côtes, mais aussi des structures comme la rétine. Il existe de nombreuses maladies du développement causées par des mutations dans ce complexe.”
Combinées, les constructions à haute résolution d’IFT-A et de TULP3 dans le complexe peuvent désormais servir de foundation d’investigation pour de nombreuses maladies du développement impliquant des cils et aider à guider la création de nouvelles approches pour les atténuer ou les guérir.
Auteurs et financement
Le leading auteur de l’étude est Meiqin Jiang, de St. Jude. Les autres auteurs sont Darcie Miller, Hanwen Zhu et Patricia Hixson, tous de St. Jude et Vivek Reddy Palicharla, Solar-Hee Hwang et Saikat Mukhopadhyay, University of Texas Southwestern Healthcare Middle.
L’étude a été soutenue par le centre cryo-EM de St. Jude et par des subventions des National Institutes of Health (R00HL143037, R35GM144136 et 1S10OD028630) et ALSAC, l’organisation de collecte de fonds et de sensibilisation de St. Jude.