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Figure 1 : Structure de E6 de papillomavirus bovin (à gauche) et humain (à droite) liées à un fragment des protéines cellulaires "paxilline" et "E6AP" (en vert). A : « structures secondaires" et B : "surfaces atomiques" des deux protéines E6, en absence du peptide. Dr Gilles Travé, son équipe Oncoprotéines  (Ecole Supérieure de Biotechnologie de Strasbourg) et leurs collaborateurs de l’IGBMC, ont résolu la structure tridimensionnelle d’une oncoprotéine des papillomavirus jouant un rôle clé dans le cancer du col de l’utérus, E6, en complexe avec son ligand cellulaire. Un long parcours technique vers une découverte à fort potentiel thérapeutique. Entretien.

 MISE EN ÉVIDENCE DE LA CLÉ STRUCTURALE ENTRE E6 ET E6AP

Les carcinomes du col utérin sont induits par les virus HPV (Human Papilloma Virus) à « haut risque muqueux », dont HPV16 et HPV18. E6 et E7, deux oncoprotéines de ces papillomavirus, jouent un rôle essentiel dans les mécanismes moléculaires de tumorigénèse, parmi lesquels l’inactivation du suppresseur de tumeur p53. Ce processus est initié par E6 avec le recrutement de l’ubiquitine ligase cellulaire E6AP(E6-Associated Protein), au travers d’une liaison à un motif conservé riche en leucine (LxxLL), ce qui conduit au recrutement, à la polyubiquitination et à la dégradation de p53.

La compréhension fondamentale des mécanismes structuraux et moléculaires sous-jacents aux interactions entre E6, E6AP et p53, représente un enjeu essentiel en termes thérapeutiques, puisqu’elle ouvrirait la voie à de potentielles stratégies d’inhibition de la dégradation de p53 et par là même, du développement tumoral. Toutefois, encore récemment, la structure complète de E6, ainsi que les bases structurales de son interaction avec E6AP, n’étaient toujours pas élucidées. C’est maintenant chose faite. L’équipe Oncoprotéines UMR7242 et son directeur CNRS, Dr Gilles Travé, (Ecole Supérieure de Biotechnologie de Strasbourg, Université de Strasbourg), en collaboration avec les équipes de Jean Cavarelli et Bruno Kieffer (IGBMC, Strasbourg), ont résolu la structure tridimensionnelle de deux protéines E6 de papillomavirus humain (HPV16) et bovin (BPV1), liées à des motif LxxLL issus respectivement des protéines E6AP et paxilline. Depuis 2004, les travaux de l'équipe Oncoprotéines ont été soutenus par la Fondation ARC à l’aide de trois financements, dont deux subventions libres, pour un montant global de 679 852 euros.

Pour résoudre la structure de E6, attendue par la communauté scientifique depuis près de trente ans (1984), le Dr Travé a dû outrepasser avec ses collaborateurs un grand nombre de difficultés techniques inhérentes aux propriétés de la protéine. Il revient sur sa démarche et ses résultats dans cet entretien.

UNE APPROCHE SURNOMMÉE " MUTER, DIVISER ET CONQUÉRIR "

Gilles Travé : « Dès le début de nos travaux en 1995, quelle que soit la façon dont nous produisions cette protéine, elle était insoluble. Nous avons d’abord montré qu’il y avait une compétition entre solubilisation et repliement, ou agrégation. Pour augmenter la solubilité de la protéine, nous l’avons fusionnée à la protéine bactérienne MBP (maltose-binding protein), très soluble et négativement chargée [1]. Puis, nous avons rencontré une autre difficulté : la richesse en résidus cystéine de E6 contribue à la formation de ponts disulfure, ce qui augmente le processus d’agrégation. La mutation de plusieurs résidus cystéine en sérine, (un acide aminé apparenté), a permis d’augmenter la solubilité et de produire un peu de E6 soluble [2]. Enfin, même purifiée en présence de MPB, E6 peut former des sphéroïdes (micelles protéiques), à savoir des agrégats de 20 à 50 protéines, auxquels nous avons dû remédier par des ultracentrifugations qui séparent la protéine monomérique de ces agrégats [3]. Les protéines E6 comprennent deux domaines de liaison au zinc, E6N et E6C [4]. La structure de E6C a été caractérisée dès 2006 [5] et celle des deux moitiés en 2012 [6] par RMN*. En 2013, la protéine entière, fusionnée à la MBP et en complexe avec son ligand, a été déterminée par cristallographie* [7]. » (Figure 1)

*Deux méthodes permettent de déterminer une structure tridimensionnelle avec une résolution atomique. La spectroscopie par RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) consiste en l’analyse des propriétés magnétiques des noyaux atomiques d’une protéine sous forme soluble; la radiocristallographie utilise la diffraction des rayons X par les électrons entourant chaque atome d’une protéine sous forme cristallisée.

Figure 1 : Structure de E6 de papillomavirus bovin (à gauche) et humain (à droite) liées à un fragment des protéines cellulaires "paxilline" et "E6AP" (en vert). A : « structures secondaires" et B : "surfaces atomiques" des deux protéines E6, en absence du peptide.

[1] Y. Nominé et al, Protein Expr Purif, 2001

[2] Y. Nominé et al, Protein Eng, 2001

[3] K Zanier et al, Protein Expr Purif, 2007

[4] Y. Nominé et al, Biochemistry, 2003

[5] Y. Nominé et al, Mol Cell, 2006

[6] K Zanier et al, Structure, 2012

[7] K Zanier et al, Science, 2013