Molecular chaperones help many proteins in the cell reach their native conformation. The mechanism with which they do this has been studied extensively, but has not been entirely elucidated. This work is a continuation of the study done by Laila Villebeck et al. (2007) on the conformational rearrangements in the eukaryotic protein actin in interaction with the eukaryotic chaperone TRiC. In this study the intentions were to analyze the protein MreB, a prokaryotic homologue to actin, when interacting with the prokaryotic chaperone GroEL. The purpose was to investigate if the mechanisms of GroEL and TRiC are similar. The analysis of the conformation of MreB was to be made through calculations of fluorescence resonance energy transfer (FRET) between two positions in MreB labeled with fluorescein. A MreB mutant was made through site-specific mutagenesis to enable labeling at a specific position. Another single mutant and a corresponding double mutant needed for these measurements were avaliable from earlier studies. The results from fluorescence measurements on these mutants indicated that the degree of labeling was insufficient for accurate determination of FRET. Suggestions are made on improvements of the experimental approach for future studies.

Hydrophobic membrane proteins perform a variety of important functions in the cell, but their structures are notoriously difficult to solve. Thus, new strategies to obtain crystals of membrane proteins for structure determination are critical. We aim to develop a toolbox of peptide specific single-chain antibody fragment chaperones engineered for hyper-crystallizability. These peptide sequences can be introduced into various regions of membrane proteins without interfering with protein function. The resulting protein-chaperone complex is expected to form a crystal lattice mediated by chaperone interactions. We have developed candidate scFv chaperone proteins binding hexa-histidine (His6) and EYMPME (EE) tags with improved biophysical features influencing crystallization propensity, including peptide affinity, stability and solubility. The scFv libraries were generated using a novel ligation-free technique, MegAnneal, allowing us to rapidly generate large libraries based on 3D5 scFv. We identified two candidate chaperones, 3D5/His_683, specific for His6 and 3D5/EE_48, specific for EE tags. Variants exhibit high solubility (up to 16.6 mg/ml) and nanomolar peptide affinities; complexes of 3D5/EE_48 with EE-tagged proteins were isolated by gel filtration. We have developed design rules for EE peptide placement at terminal, inter-domain or internal loop regions of the target protein to balance peptide accessibility for chaperone binding while retaining rigid protein-chaperone complexes suitable for crystallization. The 3D5/ His_683 crystallized in four different conditions, utilizing multiple space groups. The 3D5/EE_48 scFv was crystallized (3.1 Å), revealing a ~52 Å channel in the crystal lattice, which may accommodate a small peptide-tagged target protein. Our evolution experiments altered scFv surface residues, resulting in use of different crystallization contacts. Analysis of these crystal contacts and those used by crystallized 14B7 scFv variants, led us to postulate that lattice formation is driven by strong crystal contacts. To test this hypothesis, we introduced amino acid changes expected to reduce the affinity of the 3D5/EE_48 energetically dominant crystal contacts. This approach to crystal contact engineering may allow semi-rational control over lattice networks preferred by scFv chaperones. Co-crystallization trials with model proteins are on-going. These engineered scFvs represent a new class of chaperones that may eliminate the need for de novo identification of candidate chaperones from large antibody libraries. / text

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Le repliement des protéines est un processus cellulaire crucial impliquant plusieurs protéines dont la calnexine, une chaperone du réticulum endoplasmique. Notre laboratoire et un autre groupe avons démontré que la calnexine est essentielle à la viabilité de la levure Schizosaccharomyces pombe. Dans le cadre d’études structure-fonction portant sur cette protéine, nous avons découvert un phénomène permettant la viabilité des cellules en absence de la calnexine. Cet état, nommé Cin pour calnexine independence, est induit par un mutant de la calnexine dépourvu du domaine central hautement conservé (Δhcd_Cnx1p). La caractérisation de l’état Cin a révélé plusieurs caractéristiques particulières telle la dominance, sa transmission de façon non-Mendélienne à la progéniture méïotique et sa transmission par des extraits protéiques dépourvus d’acides nucléiques. Toutes ces propriétés suggèrent donc que l’état Cin est médié via un élément de type prion. Le gène cif1+, pour calnexin independence factor, a été isolé lors de criblages visant à identifier des gènes impliqués dans l’état Cin. Il encode pour une protéine orpheline dont la surexpression induit de façon stable un état de viabilité en l’absence de la calnexine. Cet état diffère génétiquement et phénotypiquement de l’état Cin induit par le mutant Δhcd_Cnx1p préalablement caractérisé, ce qui suggère deux voies parallèles de signalisation du phénomène Cin. Une caractérisation exhaustive de Cif1p a permis de démontrer qu’il ne s’agissait pas du prion responsable de l’état Cin, malgré que cette protéine possède certaines propriétés typiques des prions in vitro. Finalement, Cif1p est une protéine nucléolaire dont la bonne localisation est essentielle à sa capacité à induire l’état Cin. Ceci suggère une interaction entre la fonction essentielle de la calnexine et une fonction exécutée dans le nucléole. Lors d’études visant à élucider la fonction cellulaire de Cif1p, il a été établi qu’elle interagissait avec certaines protéines de la grosse sous-unité du ribosome telle la protéine L3. Cependant, Cif1p ne co-sédimente pas avec des sous-unités ribosomales assemblées, des ribosomes ou des polysomes. De plus, des cellules contenant une délétion génomique de cif1 voient leur contenu en ribosomes perturbé lors de la phase stationnaire. Il semble donc que Cif1p joue un rôle dans la biosynthèse des ribosomes lors de la phase stationnaire. Ce rôle spécifique à cette phase de croissance coincide avec un clivage de la portion N-terminale de Cif1p, clivage qui a lieu lors de l’entrée des cellules en phase stationnaire. De plus, des études effectuées récemment dans notre laboratoire proposent que la calnexine joue un rôle important dans la signalisation de l’apoptose, et ce particulièrement en phase stationnaire. Ainsi, une voie impliquant Cif1p, sa fonction nucléolaire dans la biosynthèse des ribosomes en phase stationnaire, la calnexine et la médiation de l’apoptose semble se dessiner. D’autres travaux, notamment sur la fonction exacte de Cif1p, le rôle de son clivage et les autres composantes impliquées dans le phénomène Cin nous permettront de dessiner un portrait plus complet de cette voie cellulaire inédite. / Protein folding is a vital process that involves many proteins of the cell. One of them is calnexin, a chaperone of the endoplasmic reticulum. In the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, calnexin is essential for survival of the cells. During structure-function studies on calnexin, our laboratory discovered a phenomenon allowing the viability of cells without this chaperone. This state, designated Cin for Calnexin INdependence, is induced by a calnexin mutant devoid of the highly conserved central domain (Δhcd_Cnx1p). Characterization of the Cin cells showed several exceptional properties such as dominance, non-Mendelian transmission and transmission via cell extracts devoid of nucleic acids of the Cin state. All these observations suggested that the Cin phenomenon is mediated via a prionic element. To identify genes implicated in the Cin state, genetic screens were performed. They led to the identification of the cif1+ gene, for calnexin independence factor. This gene encodes an orphan protein, the overexpression of which stably induces a state of viability in the absence of calnexin. Notably, this state is genetically and phenotypically distinct from the previously isolated Cin state arising from Δhcd_Cnx1p expression. This suggests the presence of two parallel pathways both able to signal the induction of the Cin phenomenon. The exhaustive characterization of Cif1p showed that it is not the prion solely responsible for the Cin state, although it displays prion-like properties in vitro. Finally, nucleolar localization of Cif1p is required to induce the Cincif1 state, thus suggesting an unexpected interaction between the vital cellular role of calnexin and a function of the nucleolus. While investigating Cif1p function in the cell, we observed that it interacts with ribosomal proteins of the large subunit, notably L3, but it does not sediment with assembled ribosomal subunits or whole ribosomes. However, cells containing a genomic deletion of cif1 also have a disrupted ribosome content during stationary phase. Altogether, these results suggest that Cif1p has a role in ribosomal biogenesis during stationary phase. This growth-phase specific role correlates with the occurence during stationary phase of a cleavage in the N-terminal part of Cif1p. Recent studies from our laboratory proposed that calnexin plays an important role in apoptosis signaling, especially in stationary phase. Thus, a pathway implicating Cif1p, its nucleolar function in ribosome biosynthesis in stationary phase, calnexin and apoptosis signaling is starting to emerge. However more studies, notably on the exact function of Cif1p, the role of its cleavage and the other proteins implicated in the Cin state will be necessary to draw the complete scheme of this unprecedented cellular pathway.

Many processes in living systems occur through transient interactions among proteins. Those interactions are often weak and are driven by small changes in free energy. Due to the short-living nature of these interactions, our knowledge about driving forces, dynamics and structures of these types of protein-protein heterocomplexes are though limited. This is especially important for cellular copper (Cu) trafficking: Copper ions are essential for all eukaryotes and most bacteria. As a cofactor in many enzymes, copper is especially vital in respiration or detoxification. Since the same features that make copper useful also make it toxic, it needs to be controlled tightly. Additionally, in the reducing environment of the cytosol, Cu is present as insoluble Cu(I). To circumvent both toxicity and solubility issues, a system has evolved where copper is comforted by certain copper binding proteins, so-called Cu-chaperones. They transiently interact with each other to distribute the Cu atoms in a cell. In humans, one of them is Atox1. It binds copper with a binding site containing two thiol residues and transfers it to other binding sites, mostly those of a copper pump, ATP7B (also known as Wilsons disease protein). My work was aimed at understanding copper-mediated protein-protein interactions on a molecular and mechanistic level. Which amino acids interact with the metal? Which forces drive the transfer from one protein to the other? Using biophysical and biochemical methods such as chromatography and calorimetry on wild type and point-mutated proteins in vitro, we found that the copper is transferred via a dynamic intermediate complex that keeps the system flexible while shielding the copper against other interactions. Although similar transfer interactions can be observed in other organisms, and many conclusions in the copper field are drawn from bacterial and yeast analogs, we believe that it is important to investigate human proteins, too. Not only is their regulation different, but also only in humans we find the diseases linked to the proteins: Copper level regulation diseases are to be named first, but atypical copper levels have also been linked to tumors and amyloid dispositions. In summary, my observations and conclusions are of basic research character and can be of importance for both general copper and human medicinal research.

Au sein du noyau, l'ADN est organise en chromatine dont l'unité de base est le nucléosome. La structure de la chromatine est très dynamique, ce qui est nécessaire pour la plupart des opérations qui se produisent dans l'ADN telles que la réplication, la transcription, la réparation et la recombinaison. Le nucléosome est constitué de deux dimères H2A/H2B et deux dimères H3/H4 associés avec 147 paires de bases d'ADN. La protéine Nap1 est un chaperon d'histone H2A/H2B impliquée dans l'assemblage et démontage des nucléosomes. Nap1 protège les interactions non spécifiques entre l'ADN chargé négativement et les dimères H2A/H2B chargés positivement, afin de permettre la formation de la structure ordonnée des nucléosomes. Lors de l'assemblage des nucléosomes, les dimères d'histones H3/H4 sont déposés en premier lieu, suivi par le dépôt de dimères H2A/H2B. Lors du démontage du nucléosome, les dimères H2A/H2B sont retirés avant le retrait des dimères H3/H4. La determination de la structure du complexe Nap1-H2A/H2B pourra permettre une meilleure compréhension du processus d'assemblage du nucléosome. Dans cette étude, nous voulons comprendre comment le chaperon Nap1 cible spécifiquement les dimères d'histones H2A/H2B pour l'assemblage des nucléosomes. Notre objectif est de caractériser la structure et la fonction du complexe de Nap1-H2A/H2B. Ainsi nous nous sommes tout d'abord intéresse à la stoechiometrie de ce complexe. Nous avons trouvé qu'un dimère de Nap1 s'associe à un dimère H2A/H2B (Nap1_2-H2A/H2B). D'autre part, l'analyse par spectrométrie de masse non-dénaturante a montré que ce complexe de base peut s'oligomériser et contenir jusqu'à 6 copies de Nap1_2-H2A/H2B. L'analyse de ce complexe par spectrométrie de masse non-dénaturant a montré que ce complexe peu oligomériser dans un grand complexe contenant jusqu'à 6 copies de Nap1_2-H2A/H2B. Nous avons également obtenu la première structure cristalline à basse résolution de ce complexe. L'analyse du même complexe par microscopie électronique à coloration négative a révélé la présence en solution du même oligomère que dans l'unité asymétrique du cristal, qui contient aussi 6 copies de Nap1_2-H2A/H2B. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence de nouvelles interfaces d'interaction entre les différents composants de ce complexe qui nous permettent de mieux comprendre le processus d'assemblage des nucléosomes. Le remodelage de la chromatine permet l'expression des gènes eucaryotes. Ce remodelage nécessite des enzymes telles que des histone acétyltransférases (HAT) et les chaperons d'histones. Les HATs acétylent les chaînes latérales des lysines. Il a été proposé que les HATs et les histones chaperons agissent en synergie pour moduler la structure de la chromatine pendant la transcription. La HAT p300 a été proposé d'interagir avec l'histone chaperon Nap1. Nous avons entrepris de caractériser cette interaction. Malheureusement, nos expériences n'ont pas pu détecter d'interaction directe entre ces protéines.

A key prerequisite for cellular and organismal health is a functional proteome. A variety of human protein misfolding diseases are associated with the occurrence of amyloid protein aggregates, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) or Huntington’s disease. The proteins involved in disease manifestation all contain aggregation-prone sequences of low compositional complexity. Such sequences are also known as prion-like, because of their sequence similarity to yeast prions. Yeast prion proteins are a specific subset of amyloid forming proteins with distinct physio-chemical and functional features, which give them transmissible properties. The aggregation properties of yeast prions and disease-related prion-like proteins reside in structurally independent, prion-forming domains (PrDs). These domains are highly enriched for uncharged polar amino acids, such as glutamine (Q) and asparagine (N). These compositional features can be used to predict prion-like proteins bioinformatically. To investigate the prevalence of prion-like proteins across different organisms, we analyzed a range of eukaryotic proteomes. Our analysis revealed that the slime mold D. discoideum contains the highest number of prion-like N/Q-rich proteins of all organisms. Based on this finding, we hypothesized that D. discoideum could be a valuable model system to study protein homeostasis (proteostasis) and the molecular basis of protein misfolding diseases. To explore how D. discoideum manages its highly aggregation-prone proteome, we analyzed the behavior of several well-characterized misfolding-prone marker proteins (variants of the disease-causing exon 1 of the huntingtin protein as well as wildtype and variant versions of the Q/N-rich yeast prion Sup35NM). Intriguingly, these proteins did not form cytosolic aggregates in D. discoideum, as they do in other organisms. Aggregates, however, formed as a result of heat stress, which indicates that the tested proteins have the capacity to aggregate, but are kept under tight control under normal conditions. Furthermore, when the stress level was reduced, the stress-induced aggregates dissolved, suggesting that D. discoideum has evolved mechanisms to reverse aggregation after a period of acute stress. Together, these findings reveal an unusual resilience of D. discoideum to aggregation-prone proteins, which very likely results from specific adaptations in its proteostasis network. By studying these specific adaptations, we could get important insight into the strategies that nature employs to control and maintain a highly aggregation-prone proteome. So far, our experimental investigations have revealed evidence for three specific adaptations. First, we identified the disaggregase Hsp101 as a key player in the acute stress response of D. discoideum. A functional analysis of Hsp101 in yeast and D. discoideum revealed that it supports thermotolerance. Second, we found evidence for an important role of the nucleus and nucleolus in proteostasis. We discovered that a small fraction of highly aggregation-prone proteins accumulated in the nucleus or nucleolus of D. discoideum cells. The magnitude of this nuclear accumulation could be increased by proteasome impairment, which suggests that the ubiquitin-proteasome system (UPS) is involved. This finding is consistent with previous studies in other organisms and hints at the possibility that D. discoideum disposes of aggregation-prone proteins by degrading them in the nucleus/nucleolus. Third and finally, we found that cells containing nuclear accumulations are asymmetrically distributed in the multicellular developmental stage (slug), suggesting that D. discoideum employs cell-sorting mechanisms to dispose of cells with accumulated protein damage. Although our current understanding of proteostasis in D. discoideum is preliminary, we have gained important insight into the molecular mechanisms and cellular pathways that D. discoideum uses to counteract protein aggregation. Findings from this work will inform similar comparative studies in other organisms and will impact our molecular understanding of protein misfolding diseases and aging. / Eine wesentliche Voraussetzung für die Gesundheit von Zellen und Organismen ist ein funktionales Proteom. Eine Reihe von humanen Protein- Missfaltungs-Erkrankungen, wie Chorea Huntington und Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) werden mit dem Auftreten von amyloiden Protein- Aggregaten in Verbindung gebracht. Sämtliche Proteine, die in der Pathogenese dieser Krankheiten eine Rolle spielen, enthalten aggregations-anfällige Sequenzen mit geringer Sequenzkomplexität. Solche Sequenzen werden als Prion-ähnlich bezeichnet, da sie in ihrer Zusammensetzung den Prionen aus der Hefe S. cerevisiae gleichen. Die Prion-Proteine der Hefe gehören zu einer Unterart von amyloid-aggregierenden Proteinen, die durch bestimmte physikochemische und funktionelle Eigenschaften einen infektiösen Charakter erhalten. Die Aggregations-Eigenschaften von Hefeprionen und aggregationsanfällige Proteinen, die mit Erkrankungen in Verbindung gebracht werden, basieren auf strukturell unabhängigen, Prion-bildenden Domänen (prion domain, PrD). Diese Domänen sind angereichert mit polaren Aminosäuren wie Glutamin und Asparagin. Diese Zusammensetzung kann dazu verwendet werden prion-ähnliche Proteine bioinformatisch vorherzusagen. Um die Verbreitung von Prion-ähnlichen Proteinen in verschiedenen Organismen zu untersuchen, analysierten wir eine Reihe von eukaryotischen Proteomen. Unsere Analyse zeigte, dass der Schleimpilz D. discoideum die höchste Anzahl von Prion-ähnlichen N/Q-reichen Proteinen aufzeigt. Aufgrund dieser Erkenntnisse erstellten wir die Hypothese, dass D. discoideum ein nützlicher Modellorganismus sein könnte, um Protein Homöostase (Proteostase) sowie die molekulare Basis von Proteins-Missfaltungs-Erkrankungen zu ergründen. Um zu analysieren, wie D. discoideum mit seinem höchst aggregations-anfälligen Proteom umgehen kann, untersuchten wir das Verhalten mehrerer bereits charakterisierter aggregations-anfälliger Marker-Proteine in D. discoideum. Hierbei verwendeten wir Varianten des krankheits-erzeugenden Exon 1 des humanen Huntingtin Protein sowie den wild-typ und Varianten des N/Q-reichen Hefe Prions Sup35. Interessanterweise bildeten diese Proteine, anders als in anderen Organismen, keine zytosolischen Aggregate in D. discoideum aus. Aggregate wurden jedoch unter Hitzestress-Bedingungen gebildet. Dies deutet darauf hin, dass die getesteten Proteine durchaus das Vermögen zu aggregieren besitzen, jedoch unter normalen Wachstumsbedingungen streng kontrolliert werden. Wenn, darüberhinaus das Stress- Level gesenkt wurde, kam es zur Auflösung der stress-induzierten Aggregate. Dies deutet darauf hin, dass D. discoideum Mechanismen entwickelt hat, um Aggregate nach Perioden von akutem Stress wieder aufzulösen. Zusammengenommen enthüllen diese Erkenntnisse eine ungewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegenüber aggregations-anfälligen Proteinen. Diese beruht höchstwahrscheinlich auf spezifischen Modifikationen im Proteostase Netzwerk. Durch die Analyse dieser spezifischen Anpassungen könnten wichtige Einblicke in die Strategien gewährt werden, welche die Natur benutzt, um ein höchst aggregations-anfälliges Proteom zu erhalten und zu kontrollieren. Bisher erbrachten unsere Experimente Anhaltspunkte für drei spezifische Anpassungen. Erstens zeigten wir, dass die Disaggregase Hsp101 eine Schlüsselrolle in der akuten Stressantwort in D. discoideum einnimmt. Eine funktionale Analyse von Hsp101 in D. discoideum und Hefe zeigte, dass die Disaggregase Thermotoleranz fördert. Zweitens haben wir Anhaltspunkte, dass der Nukleus und der Nukleolus eine wichtige Rolle in der Proteostase einnehmen. Eine geringe Fraktion der überaus aggregations-anfälligen Proteine akkumuliert im Nukleus oder Nukleolus von D. discoideum. Das Ausmaß der nuklearen Akkumulation konnte erhöht werden, wenn das Proteasom beeinträchtigt wird. Dies deutet darauf hin, dass das Ubiquitin-Proteasom-System involviert sein könnte. Diese Beobachtung ist im Einklang mit jüngsten Berichten aus anderen Organismen und daraus folgt, dass D. discoideum möglicherweise aggregations-anfällige Proteine durch Abbau im Nukleus entsorgt. Drittens konnten wir feststellen, dass Zellen, die nukleare Akkumulationen enthalten, asymmetrisch in der multizellulären Entwicklungs-Struktur des Pseudoplasmodiums verteilt sind. Dies deutet darauf hin, dass D. discoideum möglicherweise den Zellsortierungsmechanismus während der Entwicklung nutzen kann, um Zellen mit angereicherten Protein-Schäden zu beseitigen. Auch wenn das gegenwärtige Verständnis der Proteostase in D. discoideum nur vorläufig ist, haben wir wichtige Einblicke in die molekularen Mechanismen und zellulären Prozesse erhalten, die D. discoideum verwendet, um Protein-Aggregation zu verhindern. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden ähnliche vergleichende Studien in anderen Organismen beeinflussen und Auswirkungen auf unser molekulares Verständnis über Protein-Missfaltungs-Erkrankungen und das Altern haben.

La ségrégation fidèle des chromosomes est dirigée par le centromère, un locus chromosomique spécialisé qui est requis pour l'assemblage des kinetochores actifs. Les centromères sont marqués épigénétiquement par la présence d'un nucléosome unique qui contient un variant centromérique de l'histone H3 appelé Centromere protein A (CENP-A). Une question fondamentale est comment CENP-A est spécifiquement déposé aux centromères. L'objectif de ma thèse a été d'identifier les facteurs spécifiques de la déposition de CENP-A. Pour identifier les facteurs spécifiques impliqués dans la déposition de CENP-A aux centromères, j'ai utilisé la méthode de purification TAP-TAG à partir d'une fraction nucléaire soluble de cellules HeLa exprimant stablement une copie ectopique de CENP-A (e-CENP-A). J'ai ainsi pu identifié la protéine Holliday Junction Recognition protein (HJURP). En utilisant un siRNA spécifique de HJURP, j'ai montré que la localisation et la déposition de CENP-A étaient fortement affectées. La protéine recombinante HJURP lie de manière stoechiométrique le tétramère CENP-A/H4 mais il ne lie pas le tétramère H3/H4. La liaison se fait grâce à un petit domaine conservé en position N-terminal de HJURP, dénommé CBD (CENP-A binding domain). De plus, j'ai pu mettre en évidence in vitro que HJURP facilitait la déposition du tétramère CENP-A/H4 sur de l'ADN satellite. L'ensemble de mes résultats démontre très clairement que HJURP est la principale chaperone responsable de la déposition de CENP-A aux centromères.

Le récepteur sigma-1 est une protéine chaperonne active dans des tissus lésés. Le récepteur sigma-1 est principalement exprimé dans le cerveau et joue un rôle neuroprotecteur dans l’ischémie ou les maladies neurodégénératives. Le récepteur sigma-1 est également exprimé dans des lignées cellulaires cancéreuses et des travaux récents suggèrent sa participation dans la prolifération et l’apoptose. Cependant, son rôle dans la carcinogenèse reste à découvrir. Les canaux ioniques sont impliqués dans de nombreux processus physiologiques (rythme cardiaque, influx nerveux, …). Ces protéines membranaires émergent actuellement comme une nouvelle famille de cibles thérapeutiques dans les cancers. Au cours de ma thèse, j’ai montré que le récepteur sigma-1 régule l’activité du canal potassique voltage-dépendent hERG et du canal sodique voltage-dépendent Nav1.5 respectivement dans des cellules leucémiques et des cellules issues de cancer du sein. J’ai également montré que le récepteur sigma-1, à travers son action sur l’adressage du canal hERG, augmente l’invasivité des cellules leucémiques en favorisant leur interaction avec le microenvironnement tumoral. Ces résultats mettent en évidence le rôle du récepteur sigma-1 sur la plasticité électrique des cellules cancéreuses et suggèrent l’intérêt de cette protéine chaperonne comme cible thérapeutique potentielle pour limiter la progression tumorale. / The sigma-1 receptor is a chaperone protein active in damaged tissues. The sigma-1 receptor is mainly expressed into brain and have a neuroprotective role in ischemia and neurodegenerative diseases. The sigma-1 receptor is also expressed into cancer cell lines and recent investigations suggest its involvement into proliferation and apoptosis. However, its role in carcinogenesis remains to delineating. Ion channels are involved in numerous physiological processes (heart beating, nervous influx, …). These membrane proteins currently emerge as a new class of therapeutic targets in cancer. During my thesis, I observed that the sigma-1 receptor regulates voltage-dependent potassium channel hERG and voltage-dependent sodium channel Nav1.5 activities respectively into leukemic and breast cancer cell lines. I also demonstrated that the sigma-1 receptor, through its action on hERG channel, increases leukemia invasiveness by promoting interaction with tumor microenvironment. These results highlight the role of the sigma-1 receptor on cancer cell electrical plasticity and suggest this chaperone protein as a potential therapeutic target to limit tumor progression.

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