Expression and Function of the Biliary Phospholipids Transporter ABCB4 : Effect of Disease-Causing Mutations
Régulation de l'expression membranaire du transporteur de phospholipides biliaires ABCB4 : effet de mutations
Résumé
ABCB4 is exclusively expressed at the canalicular membrane of hepatocytes where its function is to translocate phosphatidylcholine (PC) into bile. Variations in ABCB4 gene sequence are associated with several chronic and progressive liver diseases. The most severe is PFIC3 which develops early in childhood and most often requires liver transplantation. Less severe diseases are the intrahepatic cholestasis of pregnancy and the low phospholipid- associated cholelithiasis syndrome which occur in young adults. Up to now, about 500 disease-causing ABCB4 variants have been reported. A challenge is to find pharmacological treatments for the severe forms of the diseases. We have studied the effect of five disease-causing variations that reside in the highly conserved motifs of ABC transporters, involved in ATP binding. Using three-dimension structural modeling and in vitro studies, we showed that the five mutants were normally processed and targeted to the plasma membrane, whereas their PC secretion activity was dramatically decreased. PC secretion activity of the mutants was rescued by the clinically approved CFTR potentiator ivacaftor (VX-770). These results pave the way for personalized therapy in ABCB4-related diseases.The second part of my project was aimed at investigating the potential role of two ABCB4 partners, the kinase MRCKalpha and its effector the myosin light chain II (MLCII) in the expression and function of ABCB4. We found that downregulation of both partners didn’t affect the canalicular localization of ABCB4 but led to a reduction of its endocytosis. Our results open new insights into the mechanisms underlying the regulation of ABCB4 expression and function.
ABCB4 est exprimé à la membrane canaliculaire des hépatocytes où il sécrète un composant majeur de la bile : la phosphatidylcholine. Plus de 500 mutations d’ABCB4 sont associées à des maladies biliaires. La pathologie la plus sévère est la PFIC3, qui se développe tôt dans l’enfance et progresse rapidement vers l’insuffisance hépatique. La transplantation hépatique reste la seule thérapie efficace. Le développement d’alternatives représente donc un enjeu majeur. Cette thèse s’intéresse à l’effet de cinq mutations décrites chez des patients et situées dans les sites de liaison à l’ATP d’ABCB4. En combinant la modélisation 3D avec des études in vitro, nous avons montré que ces mutations sont responsables d’un défaut d’activité d’ABCB4. Nous avons mis en évidence que le VX-770, un médicament approuvé en clinique pour traiter les patients atteints de mucoviscidose, restaure l’activité des cinq mutants. Ces travaux ouvrent des perspectives de repositionnement du VX-770 pour le traitement ciblé de patients atteints de pathologies biliaires liées à ABCB4. La seconde partie de cette thèse consiste à étudier le rôle de l’interaction du domaine N-terminal d’ABCB4 avec la kinase MRCKalpha. L’inhibition ou l’extinction de cette kinase montrent que MRCKalpha joue un rôle dans la régulation de l’expression membranaire d’ABCB4 en contrôlant son internalisation depuis la membrane plasmique. En inhibant la protéine MLC2, effecteur de MRCKa, nous avons ensuite montré que l’effet de MRCKalpha sur l’expression d’ABCB4 passe par MLC2, qui est un partenaire du domaine linker d’ABCB4. Notre travail montre un rôle commun de ces deux partenaires dans la régulation de l’internalisation d’ABCB4.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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