Structure and function of the mitochondrial ADP/ATP carrier and its interaction with other mitochondrial membrane proteins

Mitochondria are organelles found in every aerobic eukaryotic cell. They are surrounded by two membranes which compartmentalize essential physiological functions. The inner membrane forms a barrier that metabolites cannot cross without specific proteins such as the mitochondrial ADP/ATP carrier. The first part of this work deals with the purification of the bovine carrier complexed with bongkrekic acid. It follows on from previous studies carried out in our laboratory, whose aim was to solve the three-dimensional structure of the carrier locked in the different conformations involved in the nucleotide exchange. This complex appeared to dissociate during purification, so other strategies need to be designed to stabilize the complex before cristallisation trials. The two other parts of this work focus on two mitochondrial proteins which may interact functionally with the yeast Saccharomyces cerevisiae carrier. A membrane protein named yOm14, located in the mitochondrial external membrane, was characterized and its interaction with the carrier was clearly demonstrated. In addition, the yeast porin yVDAC1, which has previously been described as a carrier partner, was purified by setting up complementary methods detailed in this report. It will now be possible to carry out cristallisation trials, in order to solve the three-dimensional structure of the porin and to determine the molecular basis of its interaction with the ADP/ATP carrier.
La mitochondrie, organite présent chez toutes les cellules eucaryotes aérobies, est délimitée par deux membranes qui compartimentent des fonctions physiologiques essentielles. La membrane interne est une barrière que les métabolites ne peuvent franchir que grâce à des protéines spécifiques, dont le transporteur mitochondrial d'ADP/ATP. Un premier volet de cette thèse s'attache à la purification du transporteur bovin en complexe avec l'acide bongkrékique. Il s'inscrit dans le cadre des approches précédemment engagées au laboratoire, qui visent à résoudre la structure tridimensionnelle du transporteur bloqué dans différentes conformations impliquées lors de l'échange des nucléotides. Les résultats obtenus indiquent que ce complexe se dissocie lors de sa purification : il nous faut donc envisager d'autres stratégies pour le stabiliser avant d'en tenter la cristallisation. Les deux autres volets concernent deux protéines mitochondriales susceptibles d'interactions fonctionnelles avec le transporteur de la levure Saccharomyces cerevisiae. Ainsi, une protéine membranaire nommée yOm14, située dans la membrane externe des mitochondries, a été caractérisée et son interaction physique avec le transporteur clairement démontrée. La seconde protéine est la porine de levure yVDAC1, qu'une abondante littérature décrit comme étant un partenaire du transporteur. Elle a été purifiée en mettant en œuvre des méthodologies complémentaires, détaillées dans ce mémoire. Des essais de cristallisation vont désormais pouvoir être entrepris dans le but de résoudre sa structure tridimensionnelle et de pouvoir rechercher ainsi les bases moléculaires de son interaction avec le transporteur d'ADP/ATP.