Structures des récepteurs nicotiniques en complexe avec leurs partenaires cytoplasmiques

Responsable de l’encadrement : Marie Prevost

E-mail: marie.prevost@pasteur.fr

Institut Pasteur

Résumé du Projet de Stage

Les récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine sont de récepteurs-canaux impliqués dans la transmission synaptique. Chez l’Homme, ils sont responsables de l’addiction à la nicotine et sont impliqués dans de nombreux processus et maladies du système nerveux (cognition, neuro-inflammation, maladie d’Alzheimer, schizophrénie). Ils sont donc des cibles pharmacologiques majeures du cerveau. Ces protéines sont composées de cinq sous-unités formant un domaine extracellulaire liant la nicotine et l’acétylcholine, un domaine membranaire contenant un canal ionique permettant le passage d’ions à travers la membrane plasmique, et un domaine intracellulaire de régulation.

Le laboratoire dirigé par le Dr Pierre-Jean Corringer s’intéresse aux mécanismes moléculaires qui régissent la fonction des récepteurs nicotiniques et développe des approches de biologie structurale et cellulaire et de biophysique.

Au sein du laboratoire, l’équipe d’accueil dirigée par le Dr Marie Prevost a récemment mis au point la production des récepteurs nicotiniques en cellules eucaryotes et leur étude structurale par Cryo-EM. Nous avons récemment résolu la structure du récepteur de type a7 en complexe avec des fragments d’anticorps (nanobodies) qui modulent sa fonction (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.01.03.522595v1).

Le stage de Master 2 aura pour thème principal l’étude structurale des récepteurs nicotiniques humains et de leurs partenaires intracellulaires qui les ancrent au cytosquelette ou modulent leur activité. Il n’existe que très peu d’informations sur les mécanismes moléculaires de ces interactions, qui pourtant constituent des pistes intéressantes pour le développement de nouvelles molécules thérapeutiques.

L’étudiant·e recruté·e réalisera la caractérisation d’un partenaire connu du récepteur a3b4, la protéine 14-3-3. Le récepteur sera exprimé en cellules de mammifères et la protéine 14-3-3 en bactérie E. coli et ils seront tous les deux purifiés in vitro. Les complexes entre le récepteur a3b4 et la protéine 14-3-3 seront étudiés par des approches biophysiques (Surface Plasmon Resonance, SEC-MALS) et seront engagés en Cryo-EM pour résoudre leurs structures à haute résolution.

En parallèle, l’étudiant·e participera à l’identification de nouveaux partenaires. Pour cela, il·elle utilisera les nanobodies développés au laboratoire. Il·elle finalisera avec l’équipe la caractérisation des nanobodies sur protéines purifiées et en cellules transfectées. Les nanobodies seront ensuite utilisés pour effectuer des pull-downs pour l’identification de nouvelles protéines interagissant avec a7 ou a3b4.

Le stage comprendra donc une part importante de biochimie des protéines eucaryotes (déjà mise au point au laboratoire), mais également de la biologie cellulaire et des études fonctionnelles, avec pour objectif à plus long terme de résoudre les structures des complexes par Cryo-EM. Cet objectif implique qu’une poursuite en thèse est vivement souhaitée.

 Dernières Publications en lien avec le projet :

  1. Prevost MS, Barilone N, Dejean de la Batie G, Pons S, Ayme G, England P, et al. An original potentiating mechanism revealed by the cryoEM structures of the human α7 nicotinic receptor in complex with nanobodies. preprint BioRxiv; 2023. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.01.03.522595v1
  2. Li Q, Nemecz Á, Aymé G, Dejean De La Bâtie G, Prevost MS, Pons S, et al. Generation of nanobodies acting as silent and positive allosteric modulators of the α7 nicotinic acetylcholine receptor. Cell Mol Life Sci 2023;80:164. https://doi.org/10.1007/s00018-023-04779-8.
  3. Prevost MS, Bouchenaki H, Barilone N, Gielen M, Corringer P-J. Concatemers to re-investigate the role of α5 in α4β2 nicotinic receptors. Cell Mol Life Sci 2021;78:1051–64.

Ce projet s’inscrit dans la perspective d’une thèse

 Ecole Doctorale de rattachement : ED158

                                       

Equipe d’Accueil : Equipe Marie Prevost

Intitulé de l’Unité : Unité Récepteurs-canaux

Nom du Responsable de l’Unité : Pierre-Jean Corringer

Nom du Responsable de l’Équipe : Marie Prevost

Adresse : Institut Pasteur 25 rue du Dr Roux 75015 PARIS