Interaction d’Engrailed avec des partenaires biologiques : FoxA2 et membranes lipidiques
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Homeoproteins constitute a major class of transcription factors active throughout development and during adulthood. They are all characterized by a conserved 60 residue, three helix domain called homeodomain. In addition to interacting with DNA, the homeodomain of many homeoproteins has been shown to interact with forkhead domain containing proteins. An expression and purification protocol was developed for the protein partner of Engrailed, FoxA2. FoxA2 forkhead domain has been assigned by triple resonance NMR spectroscopy and its conformation and dynamic properties were characterized in solution. Different biophysical techniques were used to investigate the interaction between those two proteins. Unexpectedly, NMR studies together with tryptophan fluorimetry showed no interactions between Engrailed and FoxA2, questioning the existence of a direct interaction between those two protein families. Homeodomain can also translocate across biological membranes by unconventional mechanisms. We have analysed the conformation of Engrailed 2 homeodomain (En2HD) using bicelles as a membrane mimetic environment. NMR studies of En2HD show that a conformational transition is driven by the presence of anionic lipids leading to homeodomain unfolding. Despite the loss of the native three-dimensional structure, near-native helical secondary structures are maintained in anionic membrane environments. Data suggest that electrostatic interactions with membrane may be determinant not only in providing membrane affinity but also in inducing a conformational change in homeodomain structure enabling optimal interactions of basic residues with lipids and membrane anchoring of Trp-48.
Abstract FR:
Les homéoprotéines constituent une classe majeure de facteurs de transcription active durant le développement et à l’âge adulte. Ces protéines sont caractérisées par la présence d’un domaine de 60 résidus composé de 3 hélices, appelé homéodomaine. En plus de leurs interactions avec l’ADN, il a été montré que l’homéodomaine de nombreuses homéoprotéines interagissait avec des protéines à domaine forkhead. Nous avons développé un protocole d’expression et de purification d’un partenaire d’Engrailed, FoxA2. Le domaine forkhead de FoxA2 a été attribué grâce à des expériences RMN triple résonnance et ses propriétés conformationnelles et dynamiques ont été caractérisées en solution. Différentes techniques biophysiques ont été utilisées afin d’étudier l’interaction entre ces deux protéines. De façon inattendue, les études RMN couplées à la fluorescence du tryptophane ne montrent aucune interaction entre Engrailed et FoxA2, remettant en cause l’existence d’une interaction directe entre les membres de ces deux familles de protéines. Les homéodomaines sont également capables de traverser la membrane plasmique de façon non conventionnelle. Nous avons analysé la conformation de l’homéodomaine d’Engrailed 2 (En2HD) en utilisant des bicelles comme mime des membranes plasmiques. Les études RMN de En2HD montrent un changement de conformation dirigé par la présence de lipides anioniques conduisant au dépliement de l’homéodomaine. Malgré la perte de la structure tertiaire, les éléments de structure secondaire sont très fortement préservés dans un environnement membranaire anionique. Ces données suggèrent que les interactions électrostatiques avec la membrane seraient déterminantes non seulement pour procurer une affinité pour les membranes, mais également pour induire un changement conformationnel de l’homéodomaine, permettant ainsi l’interaction des résidus basiques avec les lipides et l’ancrage membranaire de Trp-48.