Identification de nouveaux mécanismes de la prostaglandine D synthase de type licopalin (L PGDS) dans la régulation du trafic intracellulaire du récepteur à la prostaglandine D2 DP1

Abstract

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) constituent une famille de protéines membranaires très abondantes chez l’humain. Ils répondent à une multitude de ligands afin de transmettre les signaux extracellulaires à l’intérieur de la cellule. Les RCPGs sont synthétisés au niveau du RE et sont, ensuite, transportés à la surface de la cellule où ils pourront être activés grâce à des protéines spécialisées qui assistent leur repliement, leur maturation et leur transport dans les compartiments intracellulaires appropriés. Un dysfonctionnement de ces récepteurs peut entraîner le développement de plusieurs pathophysiologies telles que des cancers, des troubles neurologiques ainsi que des maladies cardiovasculaires. Malgré les avancements touchant les RCPGs, les mécanismes moléculaires spécifiques régulant leur cycle de vie restent encore très peu connus. Parmi ces protéines spécialisées, les chaperonnes moléculaires ainsi que les Rab GTPases jouent des rôles importants, bien que différents. Les chaperonnes comme les protéines de choc thermiques assurent l’assemblage et le bon repliement des protéines nouvellement synthétisées. Exprimée de façon ubiquitaire, la Hsp90 est une chaperonne cytoplasmique qui régule la stabilité des protéines cytosoliques et membranaires en facilitant leur repliement, leur structure et leur signalisation. Quant à elles, les Rab GTPases sont des protéines clés dans le transport vésiculaire et chacune est localisée à des compartiments spécifiques dépendamment de leur rôle afin d’assurer le transport approprié des protéines cargos. Bien que certaines soient impliquées dans le trafic intracellulaire des RCPGs, leurs partenaires d’interaction restent peu connus. La Rab4 est une petite GTPase principalement caractérisée pour son rôle crucial dans le recyclage rapide de plusieurs protéines, mais les mécanismes qui régulent son activation restent encore méconnus. Le but de cette présente étude était d’étudier les partenaires d’interaction du récepteur à la prostaglandine D2, soit DP1. Puisque c’est un récepteur qui est retenu au réticulum endoplasmique suite à un repliement inadéquat, nous voulions identifier les protéines qui favorise son export vers la surface plasmique. Nous avons montré que la prostaglandine D synthase de type lipocaline agit comme une protéine clé dans la modulation du transport antérograde du récepteur DP1. Nous avons révélé deux nouveaux mécanismes pour lesquels la L PGDS agit, dans un premier temps, comme co-chaperonne de Hsp90 afin d’augmenter le trafic intracellulaire de DP1 vers la membrane plasmique et, dans un deuxième temps, comme GEF potentielle de Rab4 afin de favoriser le recyclage Rab4-dépendant de DP1.

Abstract: G protein-coupled receptors (GPCRs) are a family of membrane proteins that are very abundant in humans. They respond to many ligands and transmit their extracellular signals inside the cell. They are synthesized in the ER and, when properly folded, they are transported to the cell surface where they can be activated. In order to reach the cell surface and accomplish their signaling roles, GPCRs are accompanied by different GPCRinteracting proteins specialized in assisting these receptors in folding, maturation and transport to the appropriate subcellular compartments. As expected, a dysregulation of these important proteins leads to many pathophysiological processes such as cancer, neurological disorders, diabetes and cardiovascular diseases. Although a great deal of progress has been achieved in understanding the biological roles of these receptors, the specific molecular mechanisms regulating their life cycle are still largely unknown. Amongst these GPCR-interacting proteins, molecular chaperones and Rab GTPases play important, yet distinct, roles. Molecular chaperones like heat shocks proteins (Hsp) mediate the correct assembly and folding of newly synthesized proteins. Ubiquitously expressed, Hsp90 is a cytoplasmic chaperone that regulates the stabilization of cytosolic and membrane proteins by facilitating their folding, complex assembly and signaling events. As for them, Rab GTPases have been identified as key players of vesicular transport. They each have distinct subcellular localization depending on their cellular function that enables them to transport efficiently cargo proteins between compartments. Although some Rab GTPases are implicated in the trafficking of GPCRs, the interacting partners important for their correct routing remain poorly understood. Rab4 is a small GTPase mainly characterized for its crucial role in rapid recycling back to plasma membrane of numerous proteins, but mechanisms regulating its activation remain largely unknown. In the present study, we investigated the interacting partners of the prostaglandin D2 receptor DP1. Since DP1 is a receptor that is retained in the ER due to improper folding, our interest was to identify proteins that favor its export to the cell surface. We identified a prostaglandin synthase, the L-type prostaglandin D synthase (L-PGDS), as a key player in modulating the anterograde transport of DP1. We put forward novel mechanisms in which this synthase acts, on one hand, as a co-factor of Hsp90 to increase the export of DP1 to the plasma membrane and, on the other hand, as a potential GEF for Rab4 to favor Rab4- dependent recycling of the receptor.