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Thèse Année : 2020

Membrane-protein interactions regulate excitability through potassium and chloride channels

Interactions membrane-protéine régulent l’excitabilité à travers des canaux potassiques et chlorure

Pablo Avalos-Prado
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1398273
  • IdRef : 25341153X

Résumé

Proteins do not act alone but they assemble dynamically into protein complexes within the cell. Ion channel complexes are made up of an α-pore-forming-subunit associated with specific auxiliary (β) subunits and regulatory proteins. Determination of the molecular identity ofsubunits composing a protein complex is essential to understand the function and regulation of ion channels. During my thesis, I addressed the specificity of auxiliary subunits regarding to the α-pore-forming-subunit. More specifically, I studied the ability of KCNE1, classicallyconsidered as a β-subunit of the cardiac KCNQ1 pore-forming subunit belonging to the voltage-dependent Kv channel superfamily, to regulate the anoctamin superfamily channel TMEM16A, a Ca2+-activated Cl- channel. I found that KCNE1 fulfils all criteria of a bona fide auxiliarysubunit of TMEM16A chloride channels. KCNE1 serves then as a β-subunit for two different superfamilies of ion channels phylogenetically unrelated. In the second part of my thesis, I studied the involvement of protein complexes in analgesia induced by mycolactone, a toxinsecreted by Mycobacterium ulcerans. I found that the angiotensin II receptor 2, by being directly coupled to the two-pore-domain potassium channel TRAAK, increases the channel activity upon mycolactone binding, independently of the canonical G protein signaling pathway. All in all, the obtained results break the dogmatic specificity of auxiliary subunits regarding protein complexes questioning ion channels classification and open the doors to the development of new analgesic molecules.
Les protéines n'agissent pas seules mais s’assemblent dynamiquement en complexes protéiques dans la cellule afin d’y assurer leur fonction. Les complexes protéiques « canaux ioniques » sont constitués de sous-unités α qui forment le pore du canal et de sous-unités auxiliaires (β)régulatrices associées. La détermination de l'identité moléculaire des différentes sous-unités composant ce complexe protéique est essentielle pour comprendre la fonction et la régulation des canaux ioniques. Au cours de ma thèse, j'ai commencé à aborder la spécificité des sous-unitésauxiliaires vis-à-vis de la sous-unité β. Plus précisément, j'ai étudié la capacité de KCNE1, classiquement considérée comme une sous-unité β du canal KCNQ1 de la superfamille des canaux dépendants de voltage, à interagir avec TMEM16A, un canal Cl- activé par le Ca2+de la superfamille anoctamine. Nous avons trouvé que KCNE1 remplit les 4 caractéristiques pour être considérée comme une sous unité auxiliaire régulatrice du canal TMEM16A. Ces résultats démontrent que KCNE1 est une sous-unité auxiliaire « double » qui sert à la fois desous-unité β pour les deux canaux KCNQ1 et TMEM16A. Canaux qui appartiennent à deux superfamilles de protéines distinctes qui ne sont pas relatées phylogénétiquement. Deuxièmement, j'ai étudié l'implication des complexes protéiques dans l'induction de l'effet analgésique induit par la mycolactone, une toxine sécrétée par Mycobacterium ulcerans. J'ai trouvé que le récepteur 2 de l'angiotensine II, par un couplage physique, peut augmenter l’activité du canal potassique TRAAK suite à la liaison de la mycolactone sur le récepteur. J’ai démontré que ce couplage fonctionnel est indépendant de la voie de signalisation canonique desprotéines G. En conclusion, les résultats obtenus brisent la spécificité dogmatique des sous unités auxiliaires concernant les complexes protéiques, remettent en question la classification des canaux ioniques et ouvrent les portes au développement de nouvelles moléculesanalgésiques.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04637385 , version 1 (06-07-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04637385 , version 1

Citer

Pablo Avalos-Prado. Membrane-protein interactions regulate excitability through potassium and chloride channels. Molecular biology. Université Côte d'Azur, 2020. English. ⟨NNT : 2020COAZ6023⟩. ⟨tel-04637385⟩
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