Comprendre les mécanismes moléculaires des transporteurs de lipides régulant l'homéostasie lipidique dans les cellules grâce à la diffusion de neutrons à petits angles résolue dans le temps // Understanding the molecular mechanisms of lipid transporters r

Les plantes doivent s'adapter aux changements environnementaux pour croître et survivre. Le phosphate (Pi) est un nutriment essentiel qui est souvent limité dans les sols. Pour s'adapter à une faible teneur en Pi, les plantes activent la dégradation des phospholipides, principaux composants des membranes cellulaires, et les remplacent par des galactolipides synthétisés dans le chloroplaste. Il a été démontré que la réduction des niveaux de Pi dans le sol déclenche un remodelage important des lipides membranaires, impliquant la régulation des gènes impliqués dans la dégradation des phospholipides et la synthèse des galactolipides. Ce remodelage se produit dans la membrane de plusieurs compartiments cellulaires et nécessite un transport important de lipides pour les redistribuer entre les différents organites. Alors que les enzymes impliquées dans le métabolisme des lipides sont bien caractérisées, les protéines et les mécanismes impliqués dans le transport des lipides pendant la privation de Pi sont moins bien compris. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, nous avons identifié une protéine impliquée dans le transfert des lipides qui joue un rôle dans ce processus : AtVPS13M1. Nous avons également montré que cette protéine a une affinité de liaison différente selon les classes de lipides, ce qui soulève des questions fondamentales sur son implication dans la régulation de l'homéostasie lipidique lors d'une carence en phosphate chez les plantes.

L'objectif de ce projet est d'élucider, au niveau moléculaire, les mécanismes par lesquels AtVPS13M1 module le remodelage des lipides. Ceci sera réalisé en analysant sa capacité de transport de lipides in vitro en utilisant la diffusion de neutrons aux petits angles résolue dans le temps (TR-SANS) couplée à un match de contraste. Des travaux préliminaires ont montré que ce système est adapté à l'analyse du transfert de lipides entre liposomes en fonction de la concentration en protéines. Le/La doctorant(e) utilisera ce système pour répondre à des questions essentielles sur la fonction d'AtVPS13M1, notamment la spécificité de transfert de chaque classe de lipides ou l'importance de la structure membranaire, et sera impliqué dans toutes les étapes du projet, y compris la purification des protéines, la préparation des lipides deutérés et les expériences et analyses de TR-SANS. L'intégration des résultats de TR-SANS avec les données existantes sur la liaison des lipides et les données in vivo (c'est-à-dire la lipidomique sur les mutants) servira d'élément fondamental pour améliorer notre compréhension des mécanismes par lesquels AtVPS13M1 module le transport des lipides dans les cellules végétales, avec un accent particulier sur sa réponse à la carence de Pi, un processus essentiel pour la survie des plantes dans les sols à faible teneur en Pi. En outre, il fournira à la communauté une approche nouvelle et simple pour examiner le transport en temps réel des lipides naturels in vitro. Cette approche pourrait être adaptée à diverses protéines de transfert de lipides provenant de divers organismes, y compris la levure et les mammifères.
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Plants need to adapt to environmental changes in order to grow and survive. Phosphate (Pi) is an essential nutrient that is often limited in soils. To adapt to low Pi, plants activate the degradation of phospholipids, the main components of cell membranes, and replace them with galactolipids synthesized in the chloroplast. The reduction in Pi levels in soil has been shown to trigger a significant remodeling of membrane lipids, involving the upregulation of genes involved in phospholipid degradation and galactolipid synthesis. This remodeling occurs in the membrane of several cell compartments and requires substantial transport of lipids to redistribute them between the different organelles. While the enzymes involved in lipid metabolism are well characterized, proteins and mechanisms involved in lipid transport during Pi starvation are less well understood. In the model plant Arabidopsis thaliana, we have identified a protein involved in lipid transfer that plays a role in this process: AtVPS13M1. We also showed that this protein has different binding affinity depending on lipid classes, raising fundamental questions about its implication in the regulation of lipid homeostasis during Pi-starvation stress in plants.

The objective of this project is to elucidate, at the molecular level, the mechanisms by which AtVPS13M1 modulates lipid remodeling. This will be achieved by analyzing its lipid transport capacity in vitro using time-resolved small-angle neutron scattering (TR-SANS) coupled with contrast match. Preliminary work showed that this system is suitable for analyzing lipid transfer between liposomes in a protein concentration dependent manner. The PhD candidate will use this setup to answer essential questions about AtVPS13M1, including the specificity of transfer of each lipid class or the importance of membrane structure, and will be involved in all steps of the project, including protein purification, preparation of deuterated lipids and TR-SANS experiments and analyses. The integration of TR-SANS outcomes with existing lipid binding and in vivo (i.e., lipidomics on mutants) data will serve as a foundamental element in enhancing our comprehension of the mechanisms through which AtVPS13M1 modulates lipid transport in plant cells, with a particular emphasis on its response to Pi starvation, a process essential for plant survival in low-Pi soils. Additionally, it will provide to the community a novel and straightforward approach to examine the real-time transport of natural lipids in vitro. This approach has the potential to be adapted to various lipid transfer proteins from diverse organisms, including yeast and mammals.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Autre financement

Université Grenoble Alpes

218 CSV- Chimie et Sciences du Vivant

Le projet est un projet interdisciplinaire à l'interface entre la biochimie et la biophysique. Nous recherchons un candidat très motivé, titulaire d'un master dans le domaine de la biologie moléculaire et de la biochimie ou de la biophysique. Une expérience dans la production et la purification de protéines sera un avantage.
The project is an interdiciplinary project at the interface between biochemistry and biophysics. We are seeking for a highly motivated candidate with a Master degree in the field of molecular biology and biochemistry or biophysic. An experience with protein production and purifcation will be an advantage.