ÉTUDE DES INTERACTIONS DES FACTEURS D'INITIATION DE TRADUCTION DÉSORDONNÉS ET DE LEUR CONTRIBUTION AUX CONDENSATS PROTÉINES ET PROTÉINES-ARN // INVESTIGATION OF THE INTERACTIONS OF DISORDERED TRANSLATION INITIATION FACTORS AND THEIR CONTRIBUTION TO PROTEI

Les protéines intrinsèquement désordonnées (IDP) et les protéines contenant des régions intrinsèquement désordonnées (IDR) sontfréquentes dans le protéome eucaryote [1]. Contrairement à leurs homologues structurés, les IDPs n'ont généralement pas de structurepersistante dans leur forme native et ne nécessitent pas nécessairement une structure définie pour la reconnaissance moléculaire et lafonction spécifique [2, 3]. En raison de leur extrême multivalence et de leur nature dynamique, les IDP et les IDR sont aussifréquemment impliquées dans l'assemblage de divers condensats cellulaires, qui sont formés par séparation de phase liquide-liquide(LLPS) [4-6]. La LLPS permet de séquestrer un ensemble spécifique de biomolécules (protéines, acides nucléiques) au sein descondensats et, ainsi, de créer des 'micro-réservoirs' uniques qui sont essentiels pour faciliter de nombreux processus biochimiquesintracellulaires [7]. Ainsi, la compréhension des mécanismes d'interactions des IDP ne révélera pas seulement la base de la spécificitéde la reconnaissance moléculaire et de la fonction particulière des IDP, mais découvrira également comment certaines interactions des IDP définissent et modulent le LLPS et la formation des condensats cellulaires.
Ce projet de thèse se concentre sur l'étude d'un sous-groupe de facteurs d'initiation de la traduction eucaryotes, qui sont en grandepartie désordonnés (par exemple eIF4H, eIF4B), mais qui, malgré cela, sont activement engagés dans l'initiation de la traduction del'ARNm. Des preuves récentes indiquent que ces facteurs sont localisés à l'intérieur des condensats cellulaires pendant le stress, parexemple les granules de stress (SG) [8, 9] et qu'ils interagissent spécifiquement avec les protéines clés de l'ensemencement des SG[10]. Bien que plusieurs rôles fonctionnels de ces protéines dans la traduction aient été identifiés au cours des deux dernièresdécennies [11], les mécanismes moléculaires à l'origine de leurs interactions fonctionnelles sont largement méconnus et il reste encoreà explorer comment ces protéines contribuent à la formation des LLPS et des SG.
Ainsi, ce projet vise à étudier les propriétés conformationnelles et dynamiques des facteurs d'initiation de la traduction intrinsèquement désordonnés, comment ils sont modulés dans le contexte du LLPS et quel est leur rôle dans le LLPS. Nous prévoyons d'atteindre cetobjectif en utilisant un large éventail de techniques avancées, allant des méthodes physico-chimiques et biophysiques classiques à la spectroscopie et à l'imagerie FRET à molécule unique (smFRET) [12, 13]. L'ensemble de ces techniques permettra d'obtenir unedescription quantitative complète des mécanismes moléculaires par lesquels ces importants facteurs d'initiation participent à la formation de condensats entraînés par les LLPS.
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Intrinsically disordered proteins (IDPs) and proteins containing intrinsically disordered regions (IDRs) are ubiquitous in eukaryotic proteome [1]. In contrast to their structurally well-defined counterparts (i.e. folded proteins), IDPs typically lack persistent structure intheir native form and do not necessarily require defined structure for molecular recognition and specific function [2, 3]. Due to their extreme multivalency and dynamic nature, IDPs and IDRs are also frequently involved in the assembly of various cellular condensates, which are formed via liquid-liquid phase separation (LLPS) [4-6]. LLPS allows sequestering a specific set of biomolecules (proteins,nucleic acids) within condensates and, thus, creates unique “micro-reservoirs” that are key for facilitating numerous intracellular biochemical processes [7]. Thus, understanding the mechanisms in IDP interactions will not only reveal the basis of specificity formolecular recognition and particular function of IDPs, but will also uncover how certain IDP interactions define and modulate the LLPS and formation of cellular condensates.
This PhD project focuses on the investigation of a subgroup of eukaryotic translation initiation factors, which are largely disordered (e.g.eIF4H, eIF4B), but despite of that are actively engaged in mRNA translation initiation. Recent evidence indicates that these factors arelocalizes inside cellular condensates during stress e.g. stress granules (SGs) [8, 9] and specifically interact with key SG seeding proteins[10]. Although several functional roles of these proteins in translation have been identified during the last two decades [11], the molecular mechanisms behind their functional interactions are largely unclear and it still remains to be explored how these proteinscontributes to LLPS and SG formation.
Thus, this project builds up on our previous works [12, 13] and aims to investigate the conformational and dynamical properties of intrinsically disordered translation initiation factors, how they are modulated in the context of LLPS and what is their role in LLPS. We plan to achieve this using a large bouquet ofadvanced techniques, ranging from classical physico-chemical and biophysical methods to single-molecule FRET (smFRET) spectroscopy and imaging [14, 15]. Altogether, this will deliver comprehensive quantitative description of molecular mechanisms through which these important initiation factors participate in the formation of LLPS-driven condensates.

Relevant references:
1. Babu, M.M., Biochem Soc Trans, 2016, 44, 1185-1200.
2. van der Lee, R., et al., Chem Rev, 2014, 114, 6589-631.
3. Borgia, A., et al., Nature, 2018, 555, 61-66.
4. Molliex, A., et al., Cell, 2015, 163, 123-33.
5. Dignon, G.L., R.B. Best, and J. Mittal, Annu Rev Phys Chem, 2020, 71, 53-75.
6. Choi, J.M., A.S. Holehouse, and R.V. Pappu, Annu Rev Biophys, 2020.
7. Shin, Y. and C.P. Brangwynne, Science, 2017, 357.
8. Buchan, J.R., J.H. Yoon, and R. Parker, J Cell Sci, 2011, 124, 228-39.
9. Youn, J.Y., et al., Mol Cell, 2019, 76, 286-294.
10. Galan, A., et al., FEBS J, 2017, 284, 3202-3217.
11. Parsyan, A., Translation and Its Regulation in Cancer Biology and Medicine. 2014: Springer. 697.
12. Swain BC, et al. Nat Commun. (2024),15: 8766.
13. Mondal S., et al. Biomol NMR Assign, (2023), 17, 199–203.
14. Aznauryan, M., et al., Proc Natl Acad Sci U S A, 2016, 113, E5389-98.
15. Konig, I., et al., Nat Methods, 2015, 12, 773-9.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://www.aznauryan-lab.com/

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