A nanobody based approach to capture interactomes of dimeric protein complexes in living cells

L’identité et le devenir de chaque cellule dépend du contenu en protéines et, en particulier, des réseaux d'interactions protéine-protéine (IPP, également appelés interactomes). Les protéines ont la propriété générale de s'engager dans des assemblages macromoléculaires très variés, chacun ayant des fonctions bien distinctes. Par conséquent, identifier les IPP et les lier à des complexes particuliers est un enjeu crucial mais difficile en biologie. Cette problématique a été au cœur de mon travail de doctorat. Une première partie de mon travail est dédiée à l'amélioration d'une méthode existante pour capturer de nouvelles IPP dans le contexte de fonctions biologiques définies. Ce travail a été réalisé avec ERK1, un régulateur clé en aval de plusieurs voies de signalisation impliquées dans de nombreux cancers. Les nouveaux outils ont été testés dans le contexte de fonctions de ERK1 sensibles à deux molécules inhibitrices dans les cellules humaines HEK293T. Une interaction a été confirmée aux niveaux fonctionnel et moléculaire, ainsi qu’en utilisant une stratégie d'imagerie originale pour accéder à la dynamique des IPP dans les cellules vivantes. La deuxième partie de mon travail de doctorat est dédiée à l'établissement d'une méthodologie pionnière pour capturer les IPP endogènes établies par un complexe protéique dimérique spécifique dans les cellules humaines vivantes. Cette méthodologie couple la Complémentation de Fluorescence Bimoléculaire (BiFC) et les technologies démarquage par la biotine de proximité. Plus précisément, elle repose sur l’utilisation d’un petit anticorps (appelé aussi « nanobody ») dirigé contre le complexe BiFC et fusionné à la ligase biotine TurboID. Ces outils ont été établis avec les complexes TAZ/14-3-3e et TAZ/TEAD2, qui traduisent respectivement l'activité de la voie de signalisation Hippo dans le cytoplasme et le noyau. Notre approche a permis de capturer les interactomes spécifiques de ces deux complexes protéiques et d'identifier un nouveau régulateur clé du complexe TAZ/14-3-3e pour contrôler ses fonctions de prolifération cellulaire. Dans son ensemble, mon travail de doctorat a introduit deux méthodologies complémentaires pour déchiffrer les réseaux d'IPP au niveau de fonctions biologiques spécifiques ou pour un complexe protéique spécifique en contexte cellulaire vivant. Ces approches offrent une nouvelle dimension pour comprendre les fonctions des protéines et les interactomes sous-jacents dans des contextes cellulaires normaux ou pathologiques.