Generation of a new spontaneous prion and biological and structural analysis of the corresponding amyloid fibrils

Génération d’un nouveau prion spontané et analyse biologique et structurale de fibres amyloïdes lui correspondant

Djabir Larkem (1, 2)

1 VIM (UR 0892) - Virologie et Immunologie Moléculaires
2 AgroParisTech

Prions result from conformational change of the PrP protein and are responsible for fatal and transmissible neurodegenerative diseases in humans and animals. The modified form of PrP is insoluble, resistant to proteases and forms betaK sheetKrich aggregates. Prions convert the normal cellular PrP into a prion component by simple contact and thus expend in the brain. We showed that a deletion shortening the H2 helix of ovine PrP reduces protein stability and induced its spontaneous conversion into a new type of prion in a cell culture model. This new príon produced transconformation of the mutant PrP and its C1 fragment. C1 is a shortened form of PrP, NKterminally truncated by metalloproteases, but present with fullKlength PrP at the cell surface. The C1 fragment is not converted by classical prion strains and was considered too short to form a prion. Instead, we showed that the C1 of the mutant PrP can adopt a selfKreplicating, proteaseKresistant and infectious prion structure. Furthermore, amyloid fibrils produced in&vitro with a recombinant PrP harboring the deletion behaved as synthetic prions, inducing the conversion of the homologous cellular PrP and its C1 fragment into prion. Solid state NMR analysis of fibrils showed a conformational change to a betaKsheet enriched form in the CKterminal region.

Les prions résultent d’un changement de conformation de la protéine PrP et sont responsables de maladies neurodégénératives fatales et transmissibles, chez l’homme et l’animal. Sous sa forme prion, la PrP devient insoluble, résistante aux protéases et forme des agrégats riches en feuillet bêta. Les prions convertissent la PrP cellulaire normale en un élément du prion par simple contact, se multipliant ainsi dans le cerveau. Nous montrons qu’une délétion raccourcissant l’hélice H2 de la PrP ovine réduit la stabilité de la protéine et induit sa conversion spontanée en un nouveau type de príon dans un modèle de culture cellulaire. Ce nouveau príon est capable de convertir la PrP mutante mais aussi son fragment C1. Le C1 est une forme raccourcie de la PrP, tronquée en NKterminal par les métalloprotéases, mais est présent avec la PrP entière à la surface cellulaire. Le fragment C1 n’est pas converti par les souches classiques de prion et est considéré comme trop court pour former un prion. Nous montrons au contraire que le C1 de la PrP mutée peut adopter une structure prion autoKréplicative, résistante aux protéases et infectieuse. De plus, les fibres amyloïdes produites in& vitro avec une PrP recombinante présentant la même délétion se sont comportées comme des prions synthétiques, induisant la conversion en prion de la PrP cellulaire homologue et de son fragment C1. L’analyse des fibres par RMN du solide a montré un changement de conformation de la région CK terminale vers une forme enrichie en feuillet bêta.

Mots clés: Prions; Amyloid fibrils; Mutation; Solid state NMR; PrP C1 fragment

Mots clés: Prions; Fibres amyloïdes; Mutation; RMN du solide; Fragment C1 de la PrP

Domaines: Biochimie, Biologie Moléculaire

Djabir Larkem. Génération d’un nouveau prion spontané et analyse biologique et structurale de fibres amyloïdes lui correspondant. Biochimie, Biologie Moléculaire. Université Paris-Saclay, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPASB030⟩. ⟨tel-03544006⟩