Vers une meilleure connaissance de la spécificité des interactions protéiques dans la signalisation cellulaire - les domaines PDZ au centre des approches informatiques et expérimentales

PDZ domains recognize C-terminal PDZ-binding motifs (PBMs) thereby mediating protein interactions that are often involved in cell polarity regulation. In this thesis, we studied under various aspects the specificity of PDZ-PBM interactions. We identified weak performances of two published predictors for interactions between core PDZ domains and short PBMs. Next, we developed protocols based on BIAcore and HoldUp to experimentally validate on a large scale predicted PDZ-PBM interactions and to study the influence of sequence context (e.g. flanking regions or neighbouring domains) of PDZs and PBMs on their interaction affinity and specificity. We identified new potential interactions involving the human PDZ proteins MAGI1 and SCRIB underpinning their implication in G protein signalling pathways. A literature survey combined with our own findings reveal structural mechanisms, by which sequence context influences PDZ interaction affinities and specificities. We have discussed those in a published review. Insights gained from this thesis may positively impact future studies on PDZ-PBM interactions in particular and on domain-linear motif interactions in general.Les domaines PDZ reconnaissent des motifs C-terminaux (PBMs), à l'origine de nombreuses interactions qui sont souvent impliquées dans la régulation de la polarité cellulaire. Dans cette thèse, nous avons étudié divers aspects de la spécificité des interactions PDZ-PBM. Nous avons mis en évidence les faibles performances de deux prédicteurs d'interaction entre PDZs et PBMs, considérés sous leurs formes les plus courtes. Ensuite, nous avons développé des protocoles basés sur les méthodes BIAcore et HoldUp pour valider expérimentalement et à grande échelle des prédicteurs d'interaction PDZ-PBM et pour étudier l'influence du contexte de séquence (comme les séquences flanquantes ou les domaines voisins) des PDZs et des PBMs sur l’affinité et la spécificité de leurs interactions. Nous avons identifié des interactions potentielles impliquant les protéines humaines à PDZ MAGI1 et SCRIB soulignant leur implication dans les réseaux de signalisation des protéines G. Une revue de la littérature, combinée avec nos propres résultats, a révélé des mécanismes par lesquels le contexte de séquence influence les affinités et spécificités des interactions impliquant les PDZs. Nous avons discuté ces mécanismes dans une revue publiée. Les connaissances obtenues à partir de cette thèse pourront influencer positivement de futures études sur les interactions PDZ-PBM, en particulier, et sur les interactions domaine-motif linéaire en général