BILBO1 Is a Scaffold Protein of the Flagellar Pocket Collar in the Pathogen Trypanosoma brucei

Chez les kinétoplastides, et notamment Trypanosoma brucei (responsable de la maladie du sommeil),la présence du corset sub-pelliculaire de microtubules est une barrière physique aux processus d’endo et d’exocytose. Un organelle spécifique des kinétoplastides permet cependant à la fois l’endo- et l’exocytose : c’est la poche flagellaire (ou PF). La PF est formée par une invagination de la membrane plasmique à la base du flagelle en continuité avec la membrane flagellaire. Une structure dense aux électrons en microscopie électronique est présente au niveau du cou de la poche flagellaire. Cette structure est appelée FPC pour flagellar pocket collar.

La FPC est de nature cytosquelette et semble maintenir la poche flagellaire en étroite association avec l’axonème du flagelle pour conserver la compartimentation de la PF. Au laboratoire, nous avions identifié le premier composant moléculaire de la FPC, BILBO1, et montré par ARN interférence que cette protéine est essentielle pour la biogenèse de la poche flagellaire et la survie du parasite aussi bien chez les formes procycliques (chez la glossine, l’insecte vecteur) que chez les formes sanguines (chez l’hôte mammifère) (Bonhivers et al. 2008. PLoS Biol.)
   Notre projet portait sur la caractérisation fonctionnelle et structurale de BILBO1 dans son rôle dans la formation du collier de la poche flagellaire.
   Dans ces travaux nous montrons dans des systèmes hétérologues, mais aussi chez le trypanosome, que BILBO1 est capable de former, par auto-assemblage, des structures hélicoïdales. Ces structures permettraient l’élaboration d’un échafaudage pour la formation du collier de la poche flagellaire. Des données in vitro et in vivo démontrent que les structures formées par BILBO1, ainsi que l’interaction avec un partenaire protéique, dépendent de la fixation du calcium sur les deux sites EF-Hand portés par BILBO1. Ces résultats mettent en lumière le rôle essentiel de BILBO1 dans la formation du collier de la poche flagellaire ainsi que dans l’interaction avec d’autres protéines.

Abstract:

To date the only known component of the FPC is the protein BILBO1, a cytoskeleton protein that has a N-terminus that contains an ubiquitin-like fold, two EF-hand domains, plus a large C-terminal coiled-coil domain. BILBO1 has been shown to bind calcium, but in this work we demonstrate that mutating either or both calcium-binding domains prevents calcium binding. The expression of deletion or mutated forms of BILBO1 in trypanosomes and mammalian cells demonstrate that the coiled-coil domain is necessary and sufficient for the formation of BILBO1 polymers. This is supported by Yeast two-hybrid analysis. Expression of full-length BILBO1 in mammalian cells induces the formation of linear polymers with comma and globular shaped termini, whereas mutation of the canonical calcium-binding domain resulted in the formation of helical polymers and mutation in both EF-hand domains prevented the formation of linear polymers. We also demonstrate that in T. brucei the coiled-coil domain is able to target BILBO1 to the FPC and to form polymers whilst the EF-hand domains influence polymers shape. This data indicates that BILBO1 has intrinsic polymer forming properties and that binding calcium can modulate the form of these polymers. We discuss whether these properties can influence the formation of the FPC.

Contact :
Derrick Robinson – UMR CNRS 3254 / derrick-roy.robinson@u-bordeaux.fr