Cartographe dynamique des voies de signalisation MAPK chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Identification et caractérisation des cibles transcriptionnelles du facteur Yap2p chez la levure

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Taf14 : un cofacteur de transcription impliqué dans l'activation de la transcription de Imp2 : un gène nécessaire pour la résistance à la bléomycine chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de la réparation des lésions induites par les UVs dans les extrémités chromosomiques de la levure Saccharomyces cerevisiae

Résumé : Les télomères sont des structures nucléoprotéiques spécialisées qui assurent la stabilité du génome en protégeant les extrémités chromosomiques. Afin d’empêcher des activités indésirables, la réparation des dommages à l’ADN doit être convenablement régulée au niveau des télomères. Pourtant, il existe peu d’études de la réparation des dommages induits par les ultraviolets (UVs) dans un contexte télomérique. Le mécanisme de réparation par excision de nucléotides (NER pour « Nucleotide Excision Repair ») permet d’éliminer les photoproduits. La NER est un mécanisme très bien conservé de la levure à l’humain. Elle est divisée en deux sous voies : une réparation globale du génome (GG-NER) et une réparation couplée à la transcription (TC-NER) plus rapide et plus efficace. Dans notre modèle d’étude, la levure Saccharomyces cerevisiae, une forme compactée de la chromatine nommée plus fréquemment « hétérochromatine » a été décrite. Cette structure particulière est présente entre autres, au niveau des régions sous-télomériques des extrémités chromosomiques. La formation de cette chromatine particulière implique quatre protéines nommées Sir (« Silent Information Regulator »). Elle présente différentes marques épigénétiques dont l’effet est de réprimer la transcription. L’accès aux dommages par la machinerie de réparation est-il limité par cette chromatine compacte ? Nous avons donc étudié la réparation des lésions induites par les UVs dans différentes régions associées aux télomères, en absence ou en présence de protéines Sir. Nos données ont démontré une modulation de la NER par la chromatine, dépendante des nucléosomes stabilisés par les Sir, dans les régions sous-télomériques. La NER était moins efficace dans les extrémités chromosomiques que dans les régions plus proches du centromère. Cet effet était dépendant du complexe YKu de la coiffe télomérique, mais pas dépendant des protéines Sir. La transcription télomériques pourrait aider la réparation des photoproduits, par l’intermédiaire de la sous-voie de TC-NER, prévenant ainsi la formation de mutations dans les extrémités chromosomiques. Des ARN non codants nommés TERRA sont produits mais leur rôle n’est pas encore clair. Par nos analyses, nous avons confirmé que la transcription des TERRA faciliterait la NER dans les différentes régions sous-télomériques.

Élucidation du rôle et du mécanisme d’action de la protéine Cuf2 lors de la méiose chez la levure Schizosaccharomyces pombe

Chez Schizosaccharomyces pombe, le cycle méiotique est le mode de division cellulaire spécialisé qui permet la formation d’ascospores résistantes à différents stress lorsque les conditions environnementales ne sont pas propices à la multiplication cellulaire. Lors de mes travaux de thèse, mes objectifs consistaient à caractériser le rôle et le mécanisme d’action de la protéine Cuf2 lors du cycle méiotique chez S. pombe. Mes résultats ont montré que le gène cuf2[indice supérieur +] était exprimé exclusivement lors des divisions méiotiques et que la protéine se co-localisait de manière constitutive avec le matériel génétique. De plus, mes résultats ont dévoilé que Cuf2 participait à l’activation et à la répression de plusieurs gènes méiotiques selon un mécanisme de nature transcriptionnelle en s’associant spécifiquement avec leur région promotrice. Par la suite, mes résultats ont mis en évidence que Cuf2 interagissait physiquement avec Mei4, un facteur de transcription méiose-spécifique, au noyau des cellules méiotiques. Notamment, mes résultats ont montré que la présence de Mei4 et de son motif de liaison à l’ADN dénommé FLEX étaient nécessaires afin que Cuf2 puisse s’associer au promoteur de son gène cible fzr1[indice supérieur +] afin d’en activer l’expression. L’ensemble de mes résultats indiquent que Cuf2 et Mei4 interagissent aux promoteurs de certains gènes lors des divisions méiotiques afin d’en co-activer l’expression. D’ailleurs, mes résultats ont également montré que la fonction de Cuf2 était importante à la formation d’ascospores et à leur viabilité ; en absence de Cuf2, la majorité des ascospores présentent diverses aberrations et plus de la moitié d’entre elles sont non-viables. Globalement, mes résultats démontrent que Cuf2 est un régulateur critique de l’expression génique lors du cycle méiotique et que cette fonction est essentielle à la sporulation chez S. pombe.

L’exploitation d’un modèle de levure présentant une déficience de l’absorption des anthracyclines révèle qu’une protéine de Caenorhabditis elegans, OCT-1, est un transporteur fonctionnel d’anthracyclines

Les anthracyclines, comme la doxorubicine (DOX) ou la daunorubicine (DNR), sont utilisées dans le traitement d’une grande variété de cancers allant des lymphomes, au cancer du sein, en passant par certaines leucémies. Encore aujourd’hui, beaucoup pensent que les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive, toutefois, la plupart de ces mêmes personnes sont d’accord pour dire que la p-glycoprotéine est responsable d’exporter ces molécules hors de la cellule. Mais pourquoi une molécule aurait besoin d’un transporteur pour sortir de la cellule, et pas pour y entrer ? Qu’est-ce qui ferait que la diffusion passive fonctionnerait dans un sens, mais pas dans l’autre, d’autant que l’entrée des anthracyclines dans les cellules est très rapide ? Nous pensons qu’il existe bel et bien un transporteur responsable de faire passer les anthracyclines du milieu extracellulaire au cytoplasme, et nous voulons développer un modèle de levure qui permettrait de déterminer si une protéine, un transporteur, issue d’un autre organisme eucaryote est en mesure de transporter la DOX à l’intérieur de la cellule. Pour ce faire, nous avons rassemblé un groupe de mutants présentant une déficience dans l’absorption d’autres molécules chargées positivement telles que la bléomycine ou le NaD1 et avons déterminé le taux d’absorption de DOX de chacun de ces mutants. Les simples mutants sam3Δ ou dur3Δ n’ont montré qu’une faible réduction de l’absorption de DOX, voire, aucune, par rapport à la souche parentale. Si le double mutant sam3Δdur3Δ a montré une réduction relativement importante de l’absorption de DOX, c’est le mutant agp2Δ qui présentait la plus grande réduction d’absorption de DOX, ainsi qu’une résistance notable à son effet létal. Nous avons utilisé, par la suite, ce mutant pour exprimer, à l’aide d’un vecteur d’expression, une protéine du ver Caenorhabditis elegans, OCT-1 (CeOCT-1). Les résultats ont montré que cette protéine était en mesure de restaurer l’absorption de DOX, compromise chez le mutant agp2Δ ainsi que d’augmenter la sensibilité de la souche parentale à son effet létal, lorsqu’exprimée chez celle-ci. Cela suggère que CeOCT-1 est un transporteur fonctionnel de DOX et contredit également le dogme selon lequel les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive.

L’exploitation d’un modèle de levure présentant une déficience de l’absorption des anthracyclines révèle qu’une protéine de Caenorhabditis elegans, OCT-1, est un transporteur fonctionnel d’anthracyclines

Les anthracyclines, comme la doxorubicine (DOX) ou la daunorubicine (DNR), sont utilisées dans le traitement d’une grande variété de cancers allant des lymphomes, au cancer du sein, en passant par certaines leucémies. Encore aujourd’hui, beaucoup pensent que les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive, toutefois, la plupart de ces mêmes personnes sont d’accord pour dire que la p-glycoprotéine est responsable d’exporter ces molécules hors de la cellule. Mais pourquoi une molécule aurait besoin d’un transporteur pour sortir de la cellule, et pas pour y entrer ? Qu’est-ce qui ferait que la diffusion passive fonctionnerait dans un sens, mais pas dans l’autre, d’autant que l’entrée des anthracyclines dans les cellules est très rapide ? Nous pensons qu’il existe bel et bien un transporteur responsable de faire passer les anthracyclines du milieu extracellulaire au cytoplasme, et nous voulons développer un modèle de levure qui permettrait de déterminer si une protéine, un transporteur, issue d’un autre organisme eucaryote est en mesure de transporter la DOX à l’intérieur de la cellule. Pour ce faire, nous avons rassemblé un groupe de mutants présentant une déficience dans l’absorption d’autres molécules chargées positivement telles que la bléomycine ou le NaD1 et avons déterminé le taux d’absorption de DOX de chacun de ces mutants. Les simples mutants sam3Δ ou dur3Δ n’ont montré qu’une faible réduction de l’absorption de DOX, voire, aucune, par rapport à la souche parentale. Si le double mutant sam3Δdur3Δ a montré une réduction relativement importante de l’absorption de DOX, c’est le mutant agp2Δ qui présentait la plus grande réduction d’absorption de DOX, ainsi qu’une résistance notable à son effet létal. Nous avons utilisé, par la suite, ce mutant pour exprimer, à l’aide d’un vecteur d’expression, une protéine du ver Caenorhabditis elegans, OCT-1 (CeOCT-1). Les résultats ont montré que cette protéine était en mesure de restaurer l’absorption de DOX, compromise chez le mutant agp2Δ ainsi que d’augmenter la sensibilité de la souche parentale à son effet létal, lorsqu’exprimée chez celle-ci. Cela suggère que CeOCT-1 est un transporteur fonctionnel de DOX et contredit également le dogme selon lequel les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive.

Transcutaneous immunization with combined cholera toxin and CpG adjuvant protects against Chlamydia muridarum genital tract infection

Chlamydia trachomatis is a pathogen of the genital tract and ocular epithelium. Infection is established by the binding of the metabolically inert elementary body (EB) to epithelial cells. These are taken up by endocytosis into a membrane-bound vesicle termed an inclusion. The inclusion avoids fusion with host lysosomes, and the EBs differentiate into the metabolically active reticulate body (RB), which replicates by binary fission within the protected environment of the inclusion. During the extracellular EB stage of the C. trachomatis life cycle, antibody present in genital tract or ocular secretions can inhibit infection both in vivo and in tissue culture. The RB, residing within the intracellular inclusion, is not accessible to antibody, and resolution of infection at this stage requires a cell-mediated immune response mediated by gamma interferon-secreting Th1 cells. Thus, an ideal vaccine to protect against C. trachomatis genital tract infection should induce both antibody (immunoglobulin A [IgA] and IgG) responses in mucosal secretions to prevent infection by chlamydial EB and a strong Th1 response to limit ascending infection to the uterus and fallopian tubes. In the present study we show that transcutaneous immunization with major outer membrane protein (MOMP) in combination with both cholera toxin and CpG oligodeoxynucleotides elicits MOMP-specific IgG and IgA in vaginal and uterine lavage fluid, MOMP-specific IgG in serum, and gamma interferon-secreting T cells in reproductive tract-draining caudal and lumbar lymph nodes. This immunization protocol resulted in enhanced clearance of C. muridarum (C. trachomatis, mouse pneumonitis strain) following intravaginal challenge of BALB/c mice.

Function and regulation of Cdk7

Understanding the process of cell division is crucial for modern cancer medicine due to the central role of uncontrolled cell division in this disease. Cancer involves unrestrained proliferation as a result of cells loosing normal control and being driven through the cell cycle, where they normally would be non-dividing or quiescent. Progression through the cell cycle is thought to be dependent on the sequential activation of cyclin-dependent kinases (Cdks). The full activation of Cdks requires the phosphorylation of a conserved residue (threonine-160 on human Cdk2) on the T-loop of the kinase domain. In metazoan species, a trimeric complex consisting of Cdk7, cyclin H and Mat1 has been suggested to be the T-loop kinase of several Cdks. In addition, Cdk7 have also been implicated in the regulation of transcription. Cdk7, cyclin H, and Mat1 can be found as subunits of general transcription factor TFIIH. Cdk7, in this context, phosphorylates the Carboxy-terminal domain (CTD) of the large subunit of RNA polymerase II (RNA pol II), specifically on serine-5 residues of the CTD repeat. The regulation of Cdk7 in these and other functions is not well known and the unambiguous characterization of the in vivo role of Cdk7 in both T-loop activation and CTD serine-5 phosphorylation has proved challenging. In this study, the fission yeast Cdk7-cyclin H homologous complex, Mcs6-Mcs2, is identified as the in vivo T-loop kinase of Cdk1(Cdc2). It also identifies multiple levels of regulation of Mcs6 kinase activity, i.e. association with Pmh1, a novel fission yeast protein that is the apparent homolog of metazoan Mat1, and T-loop phosphorylation of Mcs6, mediated by Csk1, a monomeric T-loop kinase with similarity to Cak1 of budding yeast. In addition, Skp1, a component of the SCF (Skp1-Cullin-F box protein) ubiquitin ligase is identified by its interactions with Mcs2 and Pmh1. The Skp1 association with Mcs2 and Pmh1 is however SCF independent and does not involve proteolytic degradation but may reflect a novel mechanism to modulate the activity or complex assembly of Mcs6. In addition to Cdk7, also Cdk8 has been shown to have CTD serine-5 kinase activity in vitro. Cdk8 is not essential in yeast but has been shown to function as a transcriptional regulator. The function of Cdk8 is unknown in flies and mammals. This prompted the investigation of murine Cdk8 and its potential role as a redundant CTD serine-5 kinase. We find that Cdk8 is required for development prior to implantation, at a time that is co-incident with a burst of Cdk8 expression during normal development. The results does not support a role of Cdk8 as a serine-5 CTD kinase in vivo but rather shows an unexpected requirement for Cdk8, early in mammalian development. The results presented in this thesis extends our current knowledge of the regulation of the cell cycle by characterizing the function of two distinct cell cycle regulating T-loop kinases, including the unambiguous identification of Mcs6, the fission yeast Cdk7 homolog, as the T-loop kinase of Cdk1. The results also indicate that the function of Mcs6 is conserved from fission yeast to human Cdk7 and suggests novel mechanisms by which the distinct functions of Cdk7 and Mcs6 could be regulated. These findings are important for our understanding of how progression of the cell cycle and proper transcription is controlled, during normal development and tissue homeostasis but also under condition where cells have escaped these control mechanisms e.g. cancer.

Factors influencing seasonal and monthly changes in the group size of chital or axis deer in southern India

Chital or axis deer (Axis axis) form fluid groups that change in size temporally and in relation to habitat. Predictions of hypotheses relating animal density, rainfall, habitat structure, and breeding seasonality, to changes in chital group size were assessed simultaneously using multiple regression models of monthly data collected over a 2 yr period in Guindy National Park, in southern India. Over 2,700 detections of chital groups were made during four seasons in three habitats (forest, scrubland and grassland). In scrubland and grassland, chital group size was positively related to animal density, which increased with rainfall. This suggests that in these habitats, chital density increases in relation to food availability, and group sizes increase due to higher encounter rate and fusion of groups. The density of chital in forest was inversely related to rainfall, but positively to the number of fruiting tree species and availability of fallen litter, their forage in this habitat. There was little change in mean group size in the forest, although chital density more than doubled during the dry season and summer. Dispersion of food items or the closed nature of the forest may preclude formation of larger groups. At low densities, group sizes in all three habitats were similar. Group sizes increased with chital density in scrubland and grassland, but more rapidly in the latter—leading to a positive relationship between openness and mean group size at higher densities. It is not clear, however, that this relationship is solely because of the influence of habitat structure. The rutting index (monthly percentage of adult males in hard antler) was positively related to mean group size in forest and scrubland, probably reflecting the increase in group size due to solitary males joining with females during the rut. The fission-fusion system of group formation in chital is thus interactively influenced by several factors. Aspects that need further study, such as interannual variability, are highlighted.

Morphogenesis of Mammalian Endoplasmic Reticulum and Golgi Apparatus throughout the Cell Cycle

The endoplasmic reticulum (ER) and the Golgi apparatus are organelles that produce, modify and transport proteins and lipids and regulate Ca2+ environment within cells. Structurally they are composed of sheets and tubules. Sheets may take various forms: intact, fenestrated, single or stacked. The ER, including the nuclear envelope, is a single continuous network, while the Golgi shows only some level of connectivity. It is often unclear, how different morphologies correspond to particular functions. Previous studies indicate that the structures of the ER and Golgi are dynamic and regulated by fusion and fission events, cytoskeleton, rate of protein synthesis and secretion, and specific structural proteins. For example, many structural proteins shaping tubular ER have been identified, but sheet formation is much more unclear. In this study, we used light and electron microscopy to study morphological changes of the ER and Golgi in mammalian cells. The proportion, type, location and dynamics of ER sheets and tubules were found to vary in a cell type or cell cycle stage dependent manner. During interphase, ER and Golgi structures were demonstrated to be regulated by p37, a cofactor of the fusion factor p97, and microtubules, which also affected the localization of the organelles. Like previously shown for the Golgi, the ER displayed a tendency for fenestration and tubulation during mitosis. However, this shape change did not result in ER fragmentation as happens to Golgi, but a continuous network was retained. The activity of p97/p37 was found to be important for the reassembly of both organelles after mitosis. In EM images, ER sheet membranes appear rough, since they contain attached ribosomes, whereas tubular membranes appear smooth. Our studies revealed that structural changes of the ER towards fenestrated and tubular direction correlate with loss of ER-bound ribosomes and vice versa. High and low curvature ER membranes have a low and high density of ribosomes, respectively. To conclude, both ER and Golgi architecture depend on fusion activity of p97/p37. ER morphogenesis, particularly of the sheet shape, is intimately linked to the density of membrane bound ribosomes.