Identification of new molecular determinants of the interaction between the dihydropyridine receptor and the ryanodine receptor - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Identification of new molecular determinants of the interaction between the dihydropyridine receptor and the ryanodine receptor

IDENTIFICATION DE NOUVEAUX DETERMINANTS MOLECULAIRES DE L'INTERACTION DU RECEPTEUR DES DIHYDROPYRIDINES AVEC LE RECEPTEUR A LA RYANODINE

(1)
1
Hicham Bichraoui
  • Function : Author
  • PersonId : 908159

Abstract

In skeletal muscle, the action potential triggers muscle contraction through a massive calcium release from the sarcoplasmic reticulum (SR). This process, called excitation-contraction coupling (ECC), requires physical interactions between two calcium channels: (1) the dihydropyridine receptor (DHPR), a voltage-dependent channel composed of four subunits among which the 1S subunit, that forms both the pore and the voltage-sensor, and the 1a subunit fully cytoplasmic, and (2) the ryanodine receptor (RyR1) which is responsible of calcium release from SR. 1a subunit interacts with both RyR1 and the 1S subunit. The mechanism whereby the DHPR is functionally coupled to RyR1 is still not clearly understood. During my thesis, I identified new molecular and structural determinants of the interaction between RyR and DHPR. I demonstrated the existence of intramolecular interactions between the cytoplasmic loops of the 1S subunit centered on a domain called domain A. I also localized the site of interaction of the caveoline-3 on the I-II loop of 1S. The study of the interaction of the β1a subunit with RyR1 showed (1) that the C-terminal region of β1a controls this interaction, (2) that the affinity of this interaction is strongly increased by the interaction of β1a with 1S, and 3) that the interaction β1a/RyR1 regulates the closure of RyR1. The use of a toxin, the maurocalcine (MCa) which behaves as an analogue of the domain A allowed me to identify a minimal domain of RyR1 responsible for the binding of the MCa and the domain A. A structural study by NMR of this domain has been realized. Finally, I studied the effect of the MCa on myotubes not expressing the 1S sub-unit. I showed that the MCa is capable of restoring in absence of DHPR, an increase of the cytoplasmic Ca2+ concentration triggered by the depolarization of the plasma membrane.
L'excitation nerveuse d'une cellule musculaire produit une libération massive dans le cytoplasme du Ca2+ stocké dans le réticulum sarcoplasmique (RS). L'augmentation de la concentration cytoplasmique de Ca2+ déclenche la contraction. Ce processus, appelé couplage excitation contraction (CEC), requiert des interactions physiques entre deux canaux calciques : (1) le récepteur des dihydropyridines (DHPR), un canal calcique activé par le voltage ; le DHPR est composé de plusieurs sous-unités, dont la sous-unité α1S, qui forme le canal et le détecteur de potentiel, et la sous-unité β1a, entièrement cytoplasmique; (2) le récepteur à la ryanodine (RyR1) responsable de la libération de Ca2+ hors du RS. La sous unité β1a interagit avec la sous-unité α1S et RyR1. Au cours de ma thèse, j'ai identifié de nouveaux déterminants moléculaires et structuraux de l'interaction DHPR/RyR1. J'ai ainsi démontré l'existence d'interactions intramoléculaires entre les différentes boucles cytoplasmiques de la sous-unité α1S du DHPR, centrées autour d'un domaine appelé domaine A. J'ai également localisé le site d'interaction de la cavéoline-3 sur une boucle cytoplasmique de la sous-unité α1S. L'étude de l'interaction de la sous-unité β1a avec RyR1 a montré (1) que la région C-terminale de β1a contrôle cette interaction, (2) que l'affinité apparente de β1a pour RyR1 est fortement augmentée par l'interaction de β1a avec α1S et (3) que l'interaction β1a/RyR1 régule la fermeture du RyR. L'utilisation d'une toxine, la maurocalcine (MCa) qui se comporte comme un analogue du domaine A m'a permis d'identifier un domaine minimal de RyR1 responsable de la fixation de la MCa et du domaine A. Une étude structurale par RMN de ce site a été réalisée. Enfin, j'ai étudié l'effet de la MCa sur des myotubes n'exprimant pas la sous-unité α1S. J'ai montré que la MCa est capable de restaurer, en absence de DHPR, une augmentation de la concentration de Ca2+ cytoplasmique induite par la dépolarisation de la membrane plasmique.
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Dates and versions

tel-00615499 , version 1 (19-08-2011)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00615499 , version 1

Cite

Hicham Bichraoui. IDENTIFICATION DE NOUVEAUX DETERMINANTS MOLECULAIRES DE L'INTERACTION DU RECEPTEUR DES DIHYDROPYRIDINES AVEC LE RECEPTEUR A LA RYANODINE. Physiologie [q-bio.TO]. Université de Grenoble, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00615499⟩
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