Molecular mechanism and physiological role of the lysosomal amino acid transporter PQLC2
Étude mécanistique et physiologique du transporteur lysosomal d’acides aminés PQLC2
Résumé
Lysosomes hydrolyze macromolecules into building blocks that are exported into the cytosol through membrane transporters. Some inherited disorders, such as cystinosis, are caused by defective lysosomal export. However, other transporters can provide a salvage pathway to deplete the accumulated catabolite, such as the lysosomal cationic amino acids transporter PQLC2, identified in 2012, in the drug treatment of cystinosis. The aim of my thesis is: 1) to characterize the transport mechanism of PQLC2 by electrophysiological approaches and 2) to study its physiological role at the organismal level by producing and studying a knock-out (KO) mice for the gene Pqlc2. My results show that arginine interacts with PQLC2 in a specific, intricate manner (selective trans-stimulation), which could selectively modulate intralysosomal arginine and thereby modulate mTORC1, the master regulator of cell growth and metabolism. The KO mouse model is viable and fertile, without apparent phenotype. However, its crossing with another mouse model revealed a strong genetic interaction (synthetic lethality) with another lysosomal protein. These results suggest a critical role for PQLC2 in the homeostasis of intracellular amino acids, particularly arginine. Surprisingly, the impact of this role varies in an extreme manner, from dispensable to vital, depending on the context.
Les lysosomes hydrolysent les macromolécules en composants élémentaires, exportés ensuite dans le cytoplasme par des transporteurs membranaires. Dans certaines maladies génétiques, comme la cystinose, l'export lysosomal est défectueux. D'autres transporteurs offrent alors une voie de secours pour évacuer le catabolite accumulé ; par exemple, le transporteur lysosomal d'acides aminés cationiques PQLC2, découvert en 2012, lors du traitement médicamenteux de la cystinose. L'objectif de ma thèse est : 1) de caractériser par des techniques électrophysiologiques le mécanisme de transport de PQLC2 et 2) d'étudier son rôle physiologique à l'échelle de l'organisme en produisant et caractérisant des souris « knock-out » (KO) pour le gène Pqlc2. Mes résultats montrent que l'arginine interagit de manière particulière avec PQLC2 (trans-stimulation sélective), ce qui pourrait moduler de manière spécifique l'arginine intralysosomale et, ainsi, moduler le régulateur maître du métabolisme cellulaire mTOR. Le modèle murin KO est viable et fertile, sans phénotype identifié. Cependant, son croisement avec un autre modèle murin révèle une interaction génétique forte (létalité synthétique) une autre protéine lysosomale. Ces résultats suggèrent un rôle important de PQLC2 dans l'homéostasie des acides aminés intracellulaires, en particulier l'arginine, dont l'impact varie de manière extrême, de dispensable à vital, selon le contexte.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|