Thèse Année : 2010

Characterization of lysolipid acyltransferases in S. cerevisiae. Contribution of Mass Spectrometry

Caractérisation de lysolipide acyltransférases chez S. cerevisiae. Apport de la Spectrométrie de Masse.

Résumé

Cell membranes, enveloping either cells or organelles, are fundamental structural elements in all kingdoms of life. Biological membranes are made of proteins inserted in a lipidic bilayer composed of phospholipids, sterols and sphingolipids. In addition to their role as a hydrophobic and semi-permeable barrier, they are involved in many physiological processes such as cell signalling, energy storage and membrane transport. Indeed, cell membranes allow a tight regulation of energy, information, nutrients and metabolites flows. The importance of membrane structures is such that the cell is obliged to ensure quantitatively and qualitatively their integrity, diversity and specificity. However, the cellular mechanisms that control this membrane homeostasis remain poorly understood. To better understand this phenomenon, it is important to focus on the modalities of membrane lipid supply and the phenomena involved in their remodeling. It is in this context that the Membrane Biogenesis laboratory has been interested in the study and characterization of enzymes involved in lipid metabolism, namely lysophospholipid acyltransferases. These enzymes are able to acylate a lysophospholipid (a phospholipid with a single fatty acid chain generally positioned in the sn-1 position of the glycerol skeleton), and thus allow the synthesis of a phospholipid sensu stricto (i.e. with two fatty acid chains). These enzymes could play an important role in the construction of membranes, the transfer of lipids between two subcellular compartments and the "remodeling" of membrane lipids. Because of the central role of lipids in physiological and pathological processes, their study has required the development of specific and sensitive analytical methods for the characterization of single molecular species. For more than two decades, advances in mass spectrometry have enabled the characterization and absolute quantification of lipid molecular species from crude lipid extracts from complex biological matrices (Han & Gross, 2005; Wenk, 2005). Indeed, the classes of phospholipids can be specifically identified by their polar head and the molecular species by the nature and positioning of the fatty acid chains at the glycerol backbone. Mass spectrometry is therefore the technique of choice to describe this molecular diversity in detail.

Les membranes cellulaires, enveloppant soit les cellules soit les organelles, sont des éléments structurels fondamentaux dans tous les règnes de la vie. Les membranes biologiques sont constituées de protéines insérées dans une bicouche lipidique composée de phospholipides, de stérols et de sphingolipides. En plus de leur rôle de barrière hydrophobe et semi-perméable, elles sont impliquées dans de très nombreux processus physiologiques comme la signalisation cellulaire, le stockage d’énergie et le transport membranaire. En effet, les membranes cellulaires permettent une régulation étroite des flux d'énergie, d'informations, de nutriments et de métabolites. L’importance des structures membranaires est telle que la cellule est contrainte d’assurer quantitativement et qualitativement leur intégrité, leur diversité et leur spécificité. Cependant, les mécanismes cellulaires assurant le contrôle de cette homéostasie membranaire restent encore peu connus. Pour mieux comprendre ce phénomène, il est important de s’intéresser aux modalités d’approvisionnement des membranes en lipides et aux phénomènes impliqués dans leurs remodelages. C’est dans ce contexte que le laboratoire de Biogenèse Membranaire s’est intéressé à l’étude et la caractérisation d’enzymes impliquées dans le métabolisme des lipides, à savoir les lysophospholipides acyltransférases. Ces enzymes sont capables d’acyler un lysophospholipide (phospholipide comportant une seule chaîne d’acide gras positionnée généralement en position sn-1 du squelette glycérol), et de permettre ainsi la synthèse d’un phospholipide sensu stricto (c’est-à-dire avec deux chaînes d’acides gras). Ces enzymes pourraient jouer un rôle important dans l’édification des membranes, le transfert de lipides entre deux compartiments subcellulaires et le « remodelage » des lipides membranaires. En raison du rôle central des lipides dans les processus physiologiques et pathologiques, leur étude a nécessité le développement de méthodes analytiques spécifiques et sensibles pour la caractérisation d’espèces moléculaires uniques. Depuis plus d'une vingtaine d’années, les progrès en spectrométrie de masse ont permis la caractérisation et la quantification absolue des espèces moléculaires des lipides à partir d'extraits lipidiques bruts issus de matrices biologiques complexes (Han & Gross, 2005; Wenk, 2005). En effet, les classes de phospholipides peuvent être identifiées spécifiquement par leur tête polaire et les espèces moléculaires par la nature et le positionnement des chaînes d'acides gras au niveau du squelette glycérol. La spectrométrie de masse se révèle donc être la technique de choix pour décrire finement cette diversité moléculaire.

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Citer

Sophie Ayciriex. Characterization of lysolipid acyltransferases in S. cerevisiae. Contribution of Mass Spectrometry. Biochemistry [q-bio.BM]. Université de Bordeaux 2, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04015640⟩
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