Thèse Décrypter les Bases Moléculaires de la Signalisation Lysosomale par Pqlc2 le Transcepteur d'Acides Aminés H/F

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health
École doctorale : Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie
Laboratoire de recherche : I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
Direction de la thèse : José Luis VAZQUEZ-IBAR ORCID 0000000283143378
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59

PQLC2, le transporteur lysosomale d'acides aminés cationiques [1, 2], a été récemment identifié comme un capteur cellulaire du contenu en acides aminés, traduisant les niveaux cellulaires d'acides aminés en réponses cellulaires, y compris un rôle régulateur dans la signalisation mTORC1, une voie centrale pour la régulation de la croissance et du métabolisme cellulaire. L'élément clé reliant la détection des acides aminés par PQLC2 à sa réponse de signalisation en aval est la liaison du complexe protéique de signalisation cytosolique CSW à la membrane lysosomale en réponse à une carence en acides aminés cationiques [3, 4]. Ce complexe comprend les protéines activatrices de GTPase C9ORF72 et SMCR8, ainsi que WDR41, qui sert d'ancrage reliant PQLC2 au complexe CSW [3, 4]. La localisation lysosomale de CSW régule des processus cellulaires clés, notamment l'autophagie, la biogenèse des lysosomes, l'activité des récepteurs Toll-like et la signalisation mTORC1 [3]. Il est notable qu'une expansion de répétitions hexanucléotidiques dans C9ORF72 constitue une cause génétique majeure de la sclérose latérale amyotrophique et de la démence frontotemporale. Dans notre laboratoire, nous cherchons à élucider le mécanisme par lequel PQLC2 détecte les niveaux cellulaires d'acides aminés, en décryptant les bases moléculaires de l'interaction PQLC2/WDR41 - essentielle au recrutement lysosomial du complexe CSW - et en explorant l'interdépendance entre l'activité de transport de PQLC2 et sa fonction de récepteur [5]. Ce projet de thèse comporte deux objectifs principaux: (a) Purifier et isoler un complexe PQLC2/WDR41 stable en solution pour déterminer sa structure 3D par cryo-microscopie électronique à particule unique; et (b) caractériser l'activité de transport de PQLC2 et sa régulation par WDR41 par des mesures électrophysiologiques dans un système reconstitué en liposomes.Les résultats de cette thèse établiront de nouveaux liens entre le rôle de PQLC2 dans la détection des acides aminés et la signalisation lysosomale. De plus, ils révéleront de nouvelles connexions entre les propriétés fonctionnelles de PQLC2 et deux maladies neurodégénératives, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles opportunités thérapeutiques.

Lysosomes are signaling hubs for the master growth regulator mTORC1. PQLC2 [1, 2], the lysosomal cationic amino acid transporter, seems also to participate in regulating mTORC1 at the lysosomal surface by recruiting, only in conditions of scarcity of PQLC2 substrates, a complex formed by GTPase-activating proteins C9ORF72 and SMCR8; and WDR41, the anchor between PQLC2 and the two GTPases [3, 4]. It is unclear how mTORC1 signaling and C9ORF72/SMCR8 are connected since mTORC1 is recruited to the lysosomal surface via binding to a the Rag family family of GTPases witch are not substrates of C9ORF72 and SMCR8. In any case, the interaction between the C9ORF72/SMCR8/WDR41 complex and PQLC2 is highly relevant, because in addition to the implication of the C9ORF72/SMCR8/WDR41 complex in vesicle trafficking, lysosome homeostasis or mTORC1 signaling pathway, congenital mutations in the gene encoding C9ORF72 causes two familial forms of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia [5].

The main objective of this PhD project is to advance our understanding of the amino acid transceptor role of the lysosomal cationic amino acid transporter PQLC2. This transporter has recently emerged as a cellular amino acid sensor involved in a yet understudied lysosomal-mediated cell signaling pathway, with implications in two neurodegenerative diseases. The project aims to provide a detailed picture of the molecular mechanism governing the recruitment of the CSW complex by PQLC2 at the lysosomal membrane, as well as to explore the interplay between PQLC2's transport activity and its receptor function.
Specifically, two main objectives will be addressed:
(a) To isolate a stable PQLC2/WDR41 complex in solution for their 3D structural determination by single-particle cryo-EM
(b) To characterize the transport activity and modulation upon WDR41 interaction of PQLC2 reconstituted in proteoliposomes using electrophysiological techniques.

Molecular Biology methods (DNA manipulation, cloning), heterologous expression of membrane proteins in yeast and insect cells, protein purification, reconstitution of membrane proteins in either liposomes or nanodiscs, electron microscopy. Functional assessment of liposome-reconstituted membrane transport proteins using electrophysiological recordings.