ATAD3A est une protéine de la famille des AAA-ATPase (ATPases Associés à diverse Activités cellulaires) spécifique des eucaryotes multicellulaires (1). Au laboratoire, la protéine ATAD3A avait été identifiée comme étant une cible spécifique d'interaction calcium-dépendante de la protéine S100B (2). Chez les hominidés, il existe un deuxième membre de la famille ATAD3, la protéine mitochondriale ATAD3B. L'objectif de ma thèse a été de résoudre la topologie mitochondriale d'ATAD3A et d'ATAD3B et d'étudier leurs fonctions et interactions. Nous avons montré que ces deux protéines sont ancrées dans la membrane interne des mitochondries aux zones de contact avec la membrane externe et qu'elles forment des complexes hexamèriques. Nous avons ensuite mise en évidence l'expression spécifique d'ATAD3B dans les cellules embryonnaires humaines et sa réexpression dans les iPS et certaines lignées cancéreuses. Des expériences complémentaires ont été réalisées à l'aide de l'invalidation et de l'expression de mutants dominants-négatifs dans la lignée de cancer de poumon, H1299. Nos résultats suggèrent qu'ATAD3B interagit et forme des hétéro-oligomères avec ATAD3A. ATAD3B sembleraient alors agir entant que dominant-négatif d'ATAD3A. Afin de mieux comprendre la fonction d'ATAD3A in vivo, nous avons développé des modèles chez la Drosophile dont les études démontrent qu'ATAD3A est requis pour la croissance cellulaire et le développement de l'organisme. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29) / ATAD3A is part of a novel family of mitochondrial AAA+ ATPase (ATPases Associated to diverse cellular Activities) specific to the multicellular eukaryotes (1). In the laboratory, we have identified ATAD3A as a specific target for the Ca2+/Zn2+-binding S100B protein (2). In the Hominidae, there is a second member of the ATAD3 family, the mitochondrial protein ATAD3B. The aim of my thesis was to solve the mitochondrial topology of ATAD3A and ATAD3B and to study their functions and interactions. We have shown that these two proteins are anchored in the inner mitochondrial membrane at the contact sites with the external membrane and that they form hexameric complexes. We have then shown that ATAD3B is specifically expressed in the human embryonic stem cells and is re-expressed in iPs (induced Pluripotent stem cell) and certain cancer cell lines. Complimentary studies were done using the down regulation of ATAD3B by shRNA and expression of dominant-negative ATAD3A mutants in the human lung cancer cell line, H1299. Our results suggest that ATAD3B interacts and forms hetero-oligomers with ATAD3A. ATAD3B seems to behave like a dominant negative of ATAD3A. To have a better understanding of the function of ATAD3A in vivo, we developed models in Drosophila with which results show that ATAD3A is required for cell growth and organism development. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29) STAR

OPA1 regulates cristae structure and mitochondrial DNA (mtDNA) maintenance. Recently, our lab identified ATAD3A and SLC25 proteins as OPA1 interactors. After validating these interactions by co-immunoprecipitation, the role of these proteins in OPA1 function was examined. Previously, ATAD3A was implicated in mtDNA maintenance. However, no change in mtDNA content or nucleoid number was observed in my studies following long-term and short-term ATAD3A knockdown suggesting that OPA1 maintains mtDNA independently of ATAD3A. Previous data from our lab demonstrates that OPA1 oligomerization and cristae structure is altered by nutrients. SLC25 proteins transport nutrients into mitochondria. Therefore, OPA1 oligomerization and cristae structure was analyzed following SLC25 protein inhibition and knockdown. Decreased OPA1 oligomerization and cristae remodeling was observed following SLC25 protein inhibition and OGC knockdown. In addition these changes correlate with decreased ATP synthase monomers and oligomers suggesting that cristae remodeling may affect metabolism. Overall, these studies enhance our understanding of OPA1 function.

OPA1 regulates cristae structure and mitochondrial DNA (mtDNA) maintenance. Recently, our lab identified ATAD3A and SLC25 proteins as OPA1 interactors. After validating these interactions by co-immunoprecipitation, the role of these proteins in OPA1 function was examined. Previously, ATAD3A was implicated in mtDNA maintenance. However, no change in mtDNA content or nucleoid number was observed in my studies following long-term and short-term ATAD3A knockdown suggesting that OPA1 maintains mtDNA independently of ATAD3A. Previous data from our lab demonstrates that OPA1 oligomerization and cristae structure is altered by nutrients. SLC25 proteins transport nutrients into mitochondria. Therefore, OPA1 oligomerization and cristae structure was analyzed following SLC25 protein inhibition and knockdown. Decreased OPA1 oligomerization and cristae remodeling was observed following SLC25 protein inhibition and OGC knockdown. In addition these changes correlate with decreased ATP synthase monomers and oligomers suggesting that cristae remodeling may affect metabolism. Overall, these studies enhance our understanding of OPA1 function.

ATAD3A est une protéine de la famille des AAA-ATPase (ATPases Associés à diverse Activités cellulaires) spécifique des eucaryotes multicellulaires (1). Au laboratoire, la protéine ATAD3A avait été identifiée comme étant une cible spécifique d'interaction calcium-dépendante de la protéine S100B (2). Chez les hominidés, il existe un deuxième membre de la famille ATAD3, la protéine mitochondriale ATAD3B. L'objectif de ma thèse a été de résoudre la topologie mitochondriale d'ATAD3A et d'ATAD3B et d'étudier leurs fonctions et interactions. Nous avons montré que ces deux protéines sont ancrées dans la membrane interne des mitochondries aux zones de contact avec la membrane externe et qu'elles forment des complexes hexamèriques. Nous avons ensuite mise en évidence l'expression spécifique d'ATAD3B dans les cellules embryonnaires humaines et sa réexpression dans les iPS et certaines lignées cancéreuses. Des expériences complémentaires ont été réalisées à l'aide de l'invalidation et de l'expression de mutants dominants-négatifs dans la lignée de cancer de poumon, H1299. Nos résultats suggèrent qu'ATAD3B interagit et forme des hétéro-oligomères avec ATAD3A. ATAD3B sembleraient alors agir entant que dominant-négatif d'ATAD3A. Afin de mieux comprendre la fonction d'ATAD3A in vivo, nous avons développé des modèles chez la Drosophile dont les études démontrent qu'ATAD3A est requis pour la croissance cellulaire et le développement de l'organisme. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29)