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Interactions réciproques de la protéine de l'autophagie GABARAP et de membranes modèles.

By Isabelle Motta

Abstract

Macro-autophagy is an intracellular degradation process that involves a double membrane vesicle, the autophagosome, to engulf a cargo. Its formation starts with the nucleation of isolated membrane in the cytosol. Then the membrane grows as a cup-shape around the cargo to finally fuse at its edge and enclose the molecules to be degraded. Thus, the autophagosome morphology evolves during its formation. Studies show that protein machineries support such shape changes. Independently, other researches point membrane physical properties roles during its rearrangement. During my PhD, I investigated the coupling between the activity of one autophagy protein and membranes physical characteristics. This protein, GABARAP, is considered as the autophagosome marker, because, with its homologs, it is the only protein to be specifically anchored to its membrane during all its formation. The reconstitution of GABARAP in micromanipulated giant unilamellar vesicles (GUVs) allowed me to study the interplay between membrane characteristics and protein behaviours. In a first part, I showed that membrane composition and curvature trigger specific distribution, oligomerization and dynamic of GABARAP. Then I measured a decrease of the membrane bending modulus when the protein was anchored. This last result led me to propose a model that predicts proteins distribution on membranes with two regions of different curvatures. Finally, I determined the nature of GABARAP / GABARAP trans interaction.La macro-autophagie est un processus de dégradation intracellulaire qui implique la formation d’une vésicule à double membranes, l’autophagosome, permettant la séquestration des molécules à dégrader. La formation de l’autophagosome débute par la nucléation de membranes isolées dans le cytosol. Elle se poursuit par une phase de croissance de la membrane en forme de coupe. Dans l’étape finale, l’autophagosome se referme en fusionnant par ses bords pour former la vésicule. La morphologie de l’autophagosome évolue donc durant sa formation. Certaines études montrent que cela est dû à l’implication de machineries protéiques. Indépendamment, d’autres recherches mettent en avant les rôles joués par les propriétés physiques de la membrane. Dans mon travail de thèse, j’ai cherché à montrer un couplage entre l’activité d’une protéine impliquée dans l’autophagie et les caractéristiques physiques de la membrane. Cette protéine, nommée GABARAP, est considérée comme le marqueur de l’autophagosome car elle est la seule protéine, avec ses homologues, à s’ancrer spécifiquement sur sa membrane lors de sa formation. En incorporant GABARAP dans des vésicules géantes unilamellaires micromanipulées, j’ai pu montrer une influence de la composition et de la courbure de la membrane sur la distribution, l’oligomérisation et la dynamique de la protéine. Ensuite, j’ai mesuré une diminution du module de courbure de la membrane lorsque la protéine y était ancrée. Cette dernière étude m’a amenée à développer un modèle permettant de prédire la distribution de la protéine sur une membrane possédant deux régions de courbures différentes. Enfin, j’ai déterminé la nature de l’interaction en trans de GABARAP

Topics: FRAP, Autophagy, liposome, vesicle, GUV, model membrane, biophysis, micromanipulation, protein GABARAP, LC3, Atg8, curvature, bending modulus, protéine, biophysique, vésicules, membrane modèle, Autophagie, GABARAP, module de courbure, courbure, [ PHYS ] Physics [physics], [ SDV ] Life Sciences [q-bio], [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, [ SDV.BC ] Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology
Publisher: HAL CCSD
Year: 2015
OAI identifier: oai:HAL:tel-01256156v1
Provided by: Hal-Diderot

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