Unité: Immunologie Structurale

Responsable: BENTLEY Graham

Les projets de recherche de l'unité sont axés sur les études structurales et fonctionnelles de protéines provenant d'organismes pathogènes, et qui présentent un intérêt pour le développement de vaccins ou de stratégies thérapeutiques contre les maladies infectieuses. Notre but est de corréler la structure tridimensionnelle de tels antigènes ou de telles enzymes, déterminée par radiocristallographie, aux facteurs importants pour l'immunité protectrice dans le cas de vaccins, ou à la compréhension de la fonction d'enzymes qui peuvent être de cibles pour la conception de nouveaux médicaments.

Antigénes de Surface du Plasmodium

Le paludisme, la maladie parasitaire la plus répandue dans le monde, entraîne plus de deux million de morts chaque année. Avec l'émergence de la résistance du parasite Plasmodium aux médicaments anti-paludéens, le développement d'un vaccin est devenu de haute priorité. Plasmodium, organisme unicellulaire, est l'agent responsable au paludisme ; toutes les pathologies de la maladie sont associées à la phase sanguine du cycle de vie du parasite. Les antigènes se situant sur la surface du parasite et sur la surface de globules rouges infectés sont de candidats vaccinaux prometteurs car ils peuvent jouer d'un rôle clé dans les processus biologiques, et ils sont accessibles aux anticorps induits par la réponse humorale au parasite. Pour certains d'entre eux, leur fonction biologique est peu caractérisée au niveau moléculaire ; notre but est de mieux comprendre leur rôle à travers leur structure tridimensionnelle. Par ailleurs, ces données structurales peuvent être exploitées pour le développement de vaccins de facteurs structuraux tels que en analysant la distribution de polymorphismes et d'épitopes protecteurs. De plus, l'analyse de l'interaction entre ces antigènes et leur récepteur chez l'hôte peut aider à la conception de molécules qui bloquent ces liaisons.

(1) Antigènes de Surface du Merozoïte (G.A. Bentley, G. Boulot, M.-L. Chesne-Seck, L. Larret, J.C. Pizarro, et B. Vulliez-Le Normand, en collaboration avec S. Longacre (Immunologie Moléculaire des Parasites, I.P.), F. Nato (Plate-forme : Production de Protéines Recombinantes et d'Anticorps, I.P.), A. Thomas et C. Kochen (Biomedical Primate Reseach Centre, Rijkswijk, Pays Bas))

Les antigènes de surface du mérozoïte, la forme invasive de Plasmodium dans le stade sanguin, peuvent jouer un rôle important pour l'attachement du parasite au globule rouge. Merozoite Surface Protein 1 (MSP1), est fortement impliqué dans l'invasion de l'érythrocyte. Cette protéine, ancrée à la membrane par une liaison de type glycosyl phosphatidylinositol (GPI), subit plusieurs clivages protéolytiques au cours de la maturation du mérozoïte. Bien que la fonction de MSP1 soit très peu caractérisée au niveau moléculaire, ces clivages sont nécessaires pour l'invasion du globule rouge et, par conséquent, pour le cycle de vie du parasite chez l'hôte. Les protéines recombinantes, correspondant aux produits protéolytiques du MSP1, peuvent induire une réduction importante de parasitémie chez le singe après immunisation, ce qui explique le grand intérêt de cet antigène pour le développement de vaccins. Afin de mieux comprendre le rôle de MSP1 dans l'infection de l'érythrocyte par le mérozoïte de Plasmodium, et le(s) mécanise(s) de protection immunitaire induit par la molécule, nous étudions la structure de deux fragments recombinants de l'antigène, MSP1-19 et MSP1-42, ainsi que leurs complexes avec des anticorps monoclonaux, par radiocristallographie.

Apical Merozoite Antigen 1 (AMA1) est une protéine membranaire de type I, localisée dans les micronèmes, organelles présentes dans la région apicale du mérozoïte. Lors de l'invasion de l'érythrocyte par le parasite, AMA1 se redistribue sur toute la surface externe de l'organisme. La fonction biologique d'AMA1 n'est pas encore bien caractérisée, mais un rôle important dans l'invasion érythrocytaire est fortement indiqué par l'observation que la présence d'anticorps anti-AMA1 peut inhiber ce processus. En plus, des essais d'immunisation avec AMA1, faits dans des systèmes de modèle animal, suggèrent que cet antigène est un candidat vaccinal prometteur contre le paludisme. Nous avons cristallisé la région ectoplasmique d'AMA1 et résolu sa structure.

(2) P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein 1 (PfEMP1) (C. Badaut, G.A. Bentley, S. Igonet et L. Larret, en collaboration avec O. Puijalon (Immunologie Moléculaire des Parasites, I.P.), M. Klinkert (Bernhard Nocht Institute, Hamburg) et D. Arnot (University of Edinburgh)).

Après l'invasion du globule rouge, le mérozoïte se transforme en trophozoïte, et puis en forme de schizonte avant la libération de nouveaux mérozoïtes matures suite à l'éclatement de l'érythrocyte infecté. Pendant ces deux phases, le parasite exprime la protéine PfEMP1 (Erythrocyte Membrane Protein 1 de P. falciparum) qui est transportée à la surface de l'érythrocyte. Cette protéine confère au globule rouge la propriété d'agglutination et de séquestration aux divers récepteurs présents à la surface des cellules endothéliales vasculaires, phénomènes liés à la malaria sévère. PfEMP1 est encodé par des gènes appartenant à la famille var, représentée par environ 50 copies par génome selon la souche du parasite. Les différents variants de PfEMP1 portent un nombre variable de domaines DBL et CIDR appartenant aux différentes classes, ce qui confère à la molécule (et donc l'érythrocyte infecté) sa spécificité aux différents récepteurs. Nous étudions les propriétés structurales et fonctionnelles de ces domaines provenant de différents variants du PfEMP1.

Etudes structurales de la Tryparedoxine Peroxidase de Trypanosoma cruzi (G.A. Bentley, F. Lema and J.C. Pizarro, in collaboration with A. Cayato, M.D. Pineyro and C. Robello (University of the Republic, Montevideo)

La maladie de Chagas, dont l'agent étiologique est le protozoaire Trypanosoma cruzi, est un problème majeur de santé publique en Amérique Latine. A ce jour, il n'existe aucun vaccin, et les médicaments actuellement disponibles sont peu efficaces. Suite à l'infection, T. cruzi élimine les radicaux libres générés par la réponse de l'hôte, via un chemin métabolique qui exploite le thiol trypanothione. La trypanoredoxine péroxidase, une des enzymes de ce chemin métabolique, catalyse la réduction des radicaux libres à l'eau ou aux alcools grâce à ses cystéines rédox-actives. Nous avons déterminé la structure cristalline de cette enzyme dans l'état réduit et actif. La protéine se présente sous forme d'un décamère, et montre une similarité structurale avec les peroxiredoxines d'autres organismes dont la structure a été résolue.

Légende

Figure 1 : Représentation schematique du homodécamère de Trypanoredoxine peroxidase de T. cruzi. Chaque sous unité est montrée dans un couleur différent.

Mots-clés: biologie structurale, radiocristallographie, reconnaissance antigénique, structure d’anticorps, antigènes de Plasmodium


Activity Reports 2003 - Institut Pasteur
filet

Page Top research Institut Pasteur homepage

If you have problems with this Web page, please write to rescom@pasteur.fr