TOLL ACTIV STRUCT MIME 2007 Bases moléculaires et structurales de l'activation du récepteur Toll au cours de la réponse immunitaire innée chez la drosophile A Contexte du projet La réponse immunitaire innée chez la Drosophile est basée entre autre sur la synthèse de peptides antimicrobiens en réponse à une infection. Cette synthèse est sous le contrôle de la voie Toll et de la voie Imd. Le projet porte sur la compréhension des mécanismes moléculaires allant de la reconnaissance des microbes à l’activation de cascades protéolytiques de signalisation et aboutissant à l’activation de la réponse proprement dite. Les protéines que nous avons étudiées sont représentées dans le schéma ci-dessous. C B Le domaine N-terminal de GNBP3 est capable de reconnaître les motif β-1,3-glucanes présents à la surface des champignons (A). Nous avons montré que cette reconnaissance dépend de la longueur des chaines de sucres (B). La structure cristalline de GNBP3-Nter (C) nous a permis de décrypter le mécanisme moléculaire original mis en jeu et de montrer que GNBP3-Nter est le représentant d’une nouvelle famille de récepteurs fongiques. Les structures des 2 domaines PGRP de PGRPLF ont montré qu’ils ne sont pas capables de lier le peptidoglycane (A). En revanche, une étude par résonance plasmonique de surface (B) a montré une interaction entre PGRP-LF et PGRP-LC ce qui a permis de proposer un nouveau modèle expliquant le rôle de régulateur négatif de PGRP-LF dans la voie Imd (C). A B C Conclusion Résultats obtenus Nous avons cloné, exprimé en cellules S2 de drosophile et purifié une quarantaine de constructions correspondant aux différentes protéines impliquées dans la réponse immunitaire chez la Drosophile. Nous avons résolu 7 structures cristallines couvrant les différentes familles de protéines étudiées : des protéine de reconnaissance (PGRP-SD, PGRP-LF1 et LF2, GNBP3-Nter, GNBPlike-3), une CLIP-protéase (Grass) et une protéine surexprimée après une infection virale (Chifoumi). A B Grass représente la première structure d’une CLIP-protéase de Drosophile (A). L’analyse de la structure combinée aux études enzymologique a permis de définir la position de Grass dans la cacade d’activation du récepteur Toll (B). CONTACT : La drosophile est un modèle animal performant, grâce aux nombreux outils génétiques disponibles, et prédictif comme l'a montré l'histoire du récepteur Toll et des TLRs. Afin d'aller plus loin dans l'exploitation de ce modèle, il devient nécessaire de comprendre en détail les mécanismes moléculaires intimes mis en jeu. Nos études structurales ont apporté un nouvel éclairage sur les cascades protéolytiques en amont du récepteur Toll, qui ressemblent aux cascades du complément, et ont permis de proposer un modèle original pour la régulation négative de la voie Imd, qui est homologue à la voie du TNFα. De plus, la découverte d'une nouvelle famille de récepteurs fongiques pourrait avoir des retombées dans le domaine de la biotechnologie. Publications liées au projet ◆ Kellenberger C., Leone P., Coquet L., Jouenne T., Reichhart J. M. and Roussel A. (2011) Structure-function analysis of grass clip serine protease involved in Drosophila toll pathway activation. J Biol Chem 286, 12300-7. ◆ Basbous N., Coste F., Leone P., Vincentelli R., Royet J., Kellenberger C. and Roussel A. (2011) The Drosophila peptidoglycan recognition protein PGRP-LF interacts with PGRP-LC to down regulate the Imd pathway EMBO Reports 12, 327-33. ◆ Mishima Y., Quintin J., Aimanianda V., Kellenberger C., Coste F., Clavaud C., Hetru C., Hoffmann J. A., Latge J. P., Ferrandon D. and Roussel A. (2009) The N-terminal domain of Drosophila Gram-negative binding protein 3 (GNBP3) defines a novel family of fungal pattern recognition receptors. J Biol Chem 284, 28687-97. ◆ Mishima Y., Coste F., Bobezeau V., Hervouet N., Kellenberger C. and Roussel A. (2009) Expression, purification, crystallization and preliminary X-ray analysis of the N-terminal domain of GNBP3 from Drosophila melanogaster. Acta Crystallogr Sect F 65, 870-3. ◆ Leone P., Bischoff V., Kellenberger C., Hetru C., Royet J. and Roussel A. (2008) Crystal structure of Drosophila PGRP-SD suggests binding to DAP-type but not lysine-type peptidoglycan. Mol Immunol 45, 2521-30. [email protected] Coordinateur: Alain Roussel AFMB, UMR 6098 CNRS et Universités de Marseille. [email protected] Partenaire : Charles Hétru IBMC,UPR 9022 CNRS, Strasbourg [email protected] 192