Elucider le fonctionnement des transporteurs membranaires humains ABCB4 et ABCB11 et l’impact structural de variants

Discipline

Biologie Chimie Santé mention Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Classification

Sciences de la vie, biologie, biochimie

Mots-clés libres

Dynamique moléculaire, Biologie structurale, Transporteurs, Protéines transmembranaires

Mots-clés

Dynamique moléculaire,

Transporteurs ABC,

Foie,

Lécithine

ABCB4 est un transporteur de la famille des protéines ABC (ATP-binding cassette), exprimé dans la membrane canaliculaire de l'hépatocyte. Son rôle principal est de transloquer la phosphatidylcholine (PC) à travers la membrane, un des composants majeurs des micelles mixtes de la bile, avec les sels biliaires et le cholestérol. La sécrétion biliaire constitue une fonction hépatique essentielle, indispensable à la digestion des lipides et à l’élimination des xénobiotiques. Le dysfonctionnement de ce transporteur est étroitement lié à des maladies hépatiques ; des variations génétiques faux-sens du gène ABCB4 peuvent provoquer une cholestase hépatique intra-hépatique progressive de type 3 (PFIC3). Par exemple, les mutations I490T, I551F et L556R ont été identifiées chez des patients atteints de PFIC3 et ont été associées à des défauts de trafic protéique dus à une rétention dans le réticulum endoplasmique (RE). Dans ce travail, nous avons étudié cinq états clés du cycle de transport d’ABCB4: apo IFhABCB4 (PDB : 7niu), IFhABCB4-(ATP)2, IFhABCB4-PC (PDB : 7niv), IFhABCB4-PC-(ATP)2, et CChABCB4-(ATP)2 (PDB : 6s7p). Des simulations de dynamique moléculaire (MD) à l’échelle de la microseconde, avec une résolution atomique complète, ont été réalisées pour chaque conformation, insérée dans des bicouches lipidiques présentant deux compositions différentes (symétrique et asymétrique), afin d’étudier l’impact de la composition lipidique sur la dynamique structurale d’ABCB4.Grâce à des calculs alchimiques, nous avons examiné l’impact des mutations I490T, I551F et L556R sur la structure locale de la protéine. Notre objectif était de fournir des informations précieuses sur les altérations fonctionnelles. Les calculs d’énergie libre ont indiqué une modulation limitée de l’arrangement local des résidus voisins autour des mutations. Ainsi, des simulations MD à l’échelle de la microseconde ont également été réalisées dans deux membranes mimant celles du RE, afin d’explorer la dynamique de la protéine et de mieux comprendre l’impact des mutations. Enfin, des composés ayant montré expérimentalement une capacité à restaurer partiellement la fonction du transporteur ont été dockés sur la protéine sauvage ainsi que sur les mutants.