Luis Daniel Cruz Zaragoza

Domaines de recherche

• Rôle des protéines dans la biogenèse et l’identité des mitochondries et des peroxysomes
• Mécanismes d’importation des protéines mitochondriales et machinerie de translocation et d’insertion, complexes TOM, TIM23 et TIM22, insertase OXA1L, ainsi que les chaperonnes dépendantes de l’ATP telles que mtHsp70/HSPA9
• Couplage co-traductionnel entre la traduction mitochondriale et l’insertion des protéines membranaires, et réseaux de contrôle qualité qui le surveillent
• Machinerie protéique des sites de contact entre organites, avec un intérêt particulier pour les contacts peroxysome-mitochondrie (PerMit): complexes d’arrimage, coordination rédox et transfert de métabolites
• Régulation post-transcriptionnelle de la protéostasie des organites par les protéines de liaison à l’ARN (p. ex. la famille IGF2BP) : comment des facteurs cytosoliques gouvernent la localisation, la traduction et la stabilité des transcrits adressés aux organites
• Dysfonction des organites comme moteur de la maladie : maladies mitochondriales (MELAS/MERRF), neurodégénérescence et reprogrammation métabolique des cellules cancéreuses via le récepteur nucléaire LRH-1/NR5A2
• Ingénierie des protéines et biologie cellulaire synthétique : biocapteurs fluorescents et systèmes inductibles chimiquement permettant de contrôler la localisation et l’activité des protéines dans les cellules vivantes avec une haute précision temporelle

Projets de recherche en cours

• 1. Architecture protéique des sites de contact peroxysome-mitochondrie (PerMit). Cartographie des complexes d’arrimage, des plateformes régulatrices et des intermédiaires de signalisation qui relient physiquement et fonctionnellement les deux organites, et caractérisation de la manière dont ces contacts coordonnent l’équilibre rédox et les échanges de métabolites en conditions de stress (financé par une subvention à la découverte du CRSNG)
• Contrôle programmable de l’expression génique mitochondriale dans les cellules vivantes. À partir de la plateforme de chimères peptide-morpholino (Science, 2025), éteindre ou moduler de façon graduée la synthèse de protéines OXPHOS codées par le génome mitochondrial dans des cellules intactes, un outil pour disséquer l’assemblage, le contrôle qualité et les conséquences bioénergétiques de la perte sélective d’une protéine.
• Modélisation des maladies de la traduction mitochondriale. Recourir à des approches de déplétion titrable pour reproduire les défauts de synthèse protéique à l’origine des maladies mitochondriales (MELAS/MERRF et maladies apparentées liées aux ARNt-mt) et suivre la manière dont une traduction mitochondriale déficiente se répercute sur l’assemblage des protéines OXPHOS et le métabolisme cellulaire (modèles dérivés de patients fournis par Eric Shoubridge, Université McGill).
• LRH-1/NR5A2, régulateur métabolique du cancer du sein triple négatif (CSTN). Étudier comment ce récepteur nucléaire reprogramme le métabolisme énergétique des cellules cancéreuses, en combinant une pharmacologie guidée par la structure (Eric Ortlund, Université Emory) et un profilage bioénergétique.
• Outils quantitatifs pour l’étude de l’importation des protéines et du métabolisme mitochondrial. Développer et appliquer des essais d’importation fondés sur la fluorescence (EMBO Reports, 2023) et exploiter une plateforme de métabolisme cellulaire financée par la FCI (respiromètre Seahorse XF Pro) afin de relier la fonction des protéines à des mesures bioénergétiques en temps réel, dans l’ensemble des projets du laboratoire.

Outils et expertises

• Biochimie mitochondriale et des organites: isolement de mitochondries fonctionnelles ; essais d’importation et de traduction in vitro et in organello ; BN-/SDS-PAGE et analyse du complexome ; fractionnement subcellulaire.
• Manipulation ciblée de l’expression génique des organites: technologie des chimères peptide-morpholino pour éteindre et moduler la synthèse des protéines mitochondriales dans les cellules vivantes (méthode phare ; Cell, 2021 et Science, 2025).
• Cartographie de l’interactome et des sites de contact: biotinylation de proximité (TurboID, APEX2) couplée à la protéomique quantitative par spectrométrie de masse ; analyse des interactions protéine-protéine
• Imagerie et contrôle de l’activité des protéines: microscopie de fluorescence quantitative et sur cellules vivantes ; essais d’importation fondés sur la fluorescence ; conception de biocapteurs fluorescents et de systèmes inductibles chimiquement assurant un contrôle spatiotemporel de la localisation et de l’activité des protéines.
• Bioénergétique cellulaire: respirométrie à flux extracellulaire Seahorse XF Pro (plateforme de métabolisme cellulaire de la FCI), reliant la fonction des protéines au phénotype métabolique.
• Systèmes modèles: culture de cellules de mammifères, génétique de Saccharomyces cerevisiae et cellules dérivées de patients, avec des modèles iPSC accessibles par collaboration.
• Outils à base d’ARN: conception de réactifs antisens et d’ARN (et, avec des collaborateurs, approches ARNm/ARN auto-amplificateur formulés en nanoparticules lipidiques [LNP]) pour moduler l’expression des protéines.