Proteins of the Secl/Muncl8 (SM) protein family are indispensable regulators of vesicle fusion in eukaryotic cells. In différent trafficking steps, a particular SM protein interacts with a particular soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment receptor (SNARE) complex. SNARE proteins catalyze the fusion of vesicle and target membranes by zippering into a tight four-helix bundle between membranes. Each SNARE complex is composed of four types of SNAREs designated Qa, Qb, Qc and R SNAREs. Most SM proteins interact directly with the Qa-SNAREs or syntaxins. SM proteins also interact with tethering proteins of the CATCHR and the Class C Vps families. Currently, four basic types of SM proteins are known: Secl or Muncl8, Slyl, Vps45, and Vps33. They are found in almost ail eukaryotes. Despite moderate sequence conservation, SM proteins are characterized by a high degree of structural conservation. Upon phylogenetic analysis of the SM protein family, we came across a new member of the family, referred to as Secl Family Domain Containing 2 (Scfd2). Although this new SM protein type was probably present in the genome of the last common eukaryotic ancestor (LECA), it has only been maintained in some lineages, among them most animais and plants. At the onset of this work, very little was known about the function of Scfd2 and it was not clear whether it acts during vesicle trafficking as other SM proteins and whether it has a specific SNARE binding partner. I have found that Scfd2 interacts directly with the C-terminal région of a protein termed Neuroblastoma Amplified Gene (NAG). This protein is one of the subunits in the so-called NRZ tethering complex, which functions in the rétrogradé transport of COP I vesicles from the Golgi apparatus to the Endoplasmatic Reticulum. Our analysis of the evolutionary history of Scfd2 and the components of the NRZ complex showed that the conservation pattern of Scfd2 correlates with that of its binding site in the C-terminal région of NAG. This suggests that the SM protein Scfd2 interacts directly with the NRZ complex, from where it may guide the assembly of the ER-SNARE complex. I have also identified clear différences in the domain arrangment of two of the subunits of the NRZ complex and its yeast counterpart, the Dsll complex, suggesting that the Dsll complex has undergone major changes during évolution. This supports the idea that the LECA most likely possessed the NRZ complex as well as the SM protein Scfd2, but that this interaction has been lost independently in several lineages.
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Les protéines de la famille des Secl/ Muncl8 (SM) sont d'indispensables régulateurs de la fusion vésiculaire dans les cellules eucaryotes.
Au cours de chaque étape du trafic intracellulaire, une protéine SM particulière interagit avec un partenaire d'interaction, un complexe de protéines SNARE (sigle pour l'anglais Soluble N-éthylmaleimide-sensitive-factor Attachment protein REceptor). Les protéines SNARE catalysent la fusion entre la membrane des vésicules et la membrane du compartiment récepteur. Leurs quatre domaines hélicoïdaux s'enroulent entre eux rapprochant les deux membranes auxquelles elles sont liées. Chaque complexe SNARE est formé de quatre types de protéines SNARE nommées Qa, Qb, Qc et R-SNARE. La plupart des protéines SM interagissent directement avec les Qa-SNARE ou syntaxines. Les protéines SM interagissent aussi avec les protéines de la famille CATCHR ou la classe C de la famille Vps. Actuellement, les protéines SM peuvent être classées en quatre groupes de base : Secl ou Muncl8, Slyl, Vps45 et Vps33. Ces protéines se retrouvent chez presque tous les eucaryotes. Malgré un taux de conservation modéré de leur séquence d'acides aminés, les protéines SM sont caractérisées par un fort taux de conservation de leurs structures. A l'aide de l'analyse phylogénétique de la famille SM, nous avons identifié un nouveau membre baptisé Scfd2 (sigle anglais pour Secl Family Domain Containing 2). Bien que ce nouveau membre était probablement déjà présent dans le génome du dernier ancêtre commun des eucaryotes, il a été conservé uniquement dans certaines lignées, dont la plupart des animaux et des plantes. Au commencement de ce travail, nous avions très peu de connaissances sur la fonction utilitaire de Scfd2. Agit- elle comme les autres protéines SM au cours du trafic vésiculaire ? A-t-elle une partenaire SNARE d'interaction spécifique. J'ai trouvé que Scfd2 interagit directement avec la région terminale C de la protéine NAG (sigle anglais pour Neuroblastoma Amplified Genè). Cette protéine est l'une des composantes du tethering complexe NRZ que l'on retrouve dans le transport rétrograde des vésicules COP I de l'appareil de Golgi jusqu'au réticulum endoplasmique. Aussi, notre analyse de l'histoire évolutive de Scfd2 et des protéines formant le complexe NRZ a montré que la conservation des régions de Scfd2 est corrélée avec celles des surfaces d'interactions des régions terminales C de NAG. Cela suggère que les protéines Scfd2 interagissent directement avec le complexe NRZ, qui pourrait alors guider l'assemblage du complexe ER-SNARE. J'ai aussi identifié des différences nettes dans l'arrangement des domaines des deux protéines formant le complexe NRZ avec son homologue chez la levure, le complexe Dsll, suggérant des changements majeurs de Dlsl durant l'évolution. Cela appuie l'hypothèse que le dernier ancêtre commun des eucaryotes possédait le complexe NRZ ainsi que la protéine Scfd2, mais que cette interaction s'est perdue indépendamment pour plusieurs lignées.