The development of direct ultra-fast PCR for forensic genotyping using short channel microfluidic systems with enhanced sieving matrices

There are situations in which it is very important to quickly and positively identify an individual. Examples include suspects detained in the neighborhood of a bombing or terrorist incident, individuals detained attempting to enter or leave the country, and victims of mass disasters. Systems utilized for these purposes must be fast, portable, and easy to maintain. The goal of this project was to develop an ultra fast, direct PCR method for forensic genotyping of oral swabs. The procedure developed eliminates the need for cellular digestion and extraction of the sample by performing those steps in the PCR tube itself. Then, special high-speed polymerases are added which are capable of amplifying a newly developed 7 loci multiplex in under 16 minutes. Following the amplification, a postage stamp sized microfluidic device equipped with specially designed entangled polymer separation matrix, yields a complete genotype in 80 seconds. The entire process is rapid and reliable, reducing the time from sample to genotype from 1-2 days to under 20 minutes. Operation requires minimal equipment and can be easily performed with a small high-speed thermal-cycler, reagents, and a microfluidic device with a laptop. The system was optimized and validated using a number of test parameters and a small test population. The overall precision was better than 0.17 bp and provided a power of discrimination greater than 1 in 106. The small footprint, and ease of use will permit this system to be an effective tool to quickly screen and identify individuals detained at ports of entry, police stations and remote locations. The system is robust, portable and demonstrates to the forensic community a simple solution to the problem of rapid determination of genetic identity.

Structural flexibility and oxygen diffusion pathways in monomeric fluorescent proteins

Fluorescent proteins are valuable tools as biochemical markers for studying cellular processes. Red fluorescent proteins (RFPs) are highly desirable for in vivo applications because they absorb and emit light in the red region of the spectrum where cellular autofluorescence is low. The naturally occurring fluorescent proteins with emission peaks in this region of the spectrum occur in dimeric or tetrameric forms. The development of mutant monomeric variants of RFPs has resulted in several novel FPs known as mFruits. Though oxygen is required for maturation of the chromophore, it is known that photobleaching of FPs is oxygen sensitive, and oxygen-free conditions result in improved photostabilities. Therefore, understanding oxygen diffusion pathways in FPs is important for both photostabilites and maturation of the chromophores. We used molecular dynamics calculations to investigate the protein barrel fluctuations in mCherry, which is one of the most useful monomeric mFruit variants, and its GFP homolog citrine. We employed implicit ligand sampling and locally enhanced sampling to determine oxygen pathways from the bulk solvent into the mCherry chromophore in the interior of the protein. The pathway contains several oxygen hosting pockets, which were identified by the amino acid residues that form the pocket. We calculated the free-energy of an oxygen molecule at points along the path. We also investigated an RFP variant known to be significantly less photostable than mCherry and find much easier oxygen access in this variant. We showed that oxygen pathways can be blocked or altered, and barrel fluctuations can be reduced by strategic amino acid substitutions. The results provide a better understanding of the mechanism of molecular oxygen access into the fully folded mCherry protein barrel and provide insight into the photobleaching process in these proteins.

Speciation, metabolism, toxicity, and protein-binding of different arsenic species in human cells

Despite of its known toxicity and potential to cause cancer, arsenic has been proven to be a very important tool for the treatment of various refractory neoplasms. One of the promising arsenic-containing chemotherapeutic agents in clinical trials is Darinaparsin (dimethylarsinous glutathione, DMA III(GS)). In order to understand its toxicity and therapeutic efficacy, the metabolism of Darinaparsin in human cancer cells was evaluated. With the aim of detecting all potential intermediates and final products of the biotransformation of Darinaparsin and other arsenicals, an analytical method employing high performance liquid chromatography inductively coupled mass spectrometry (HPLC-ICP-MS) was developed. This method was shown to be capable of separating and detecting fourteen human arsenic metabolites in one chromatographic run. The developed analytical technique was used to evaluate the metabolism of Darinaparsin in human cancer cells. The major metabolites of Darinaparsin were identified as dimethylarsinic acid (DMAV), DMA III(GS), and dimethylarsinothioyl glutathione (DMMTAV(GS)). Moreover, the method was employed to study the conditions and mechanisms of formation of thiol-containing arsenic metabolites from DMAIII(GS) and DMAV as the mechanisms of formation of these important As species were unknown. The arsenic sulfur compounds studied included but were not limited to the newly discovered human arsenic metabolite DMMTA V(GS) and the unusually highly toxic dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV). It was found that these species may form from hydrogen sulfide produced in enzymatic reactions or by utilizing the sulfur present in protein persulfides. Possible pathways of thiolated arsenical formation were proposed and supporting data for their existence provided. In addition to known mechanism of arsenic toxicity such as protein-binding and reactive oxygen formation, it was proposed that the utilization of thiols from protein persulfides during the formation of thiolated arsenicals may be an additional mechanism of toxicity. The toxicities of DMAV(GS), DMMTA V, and DMMTAV(GS) were evaluated in cancer cells, and the ability of these cells to take the compounds up were compared. When assessing the toxicity by exposing multiple myeloma cells to arsenicals externally, DMMTAV(GS) was much less toxic than DMAIII(GS) and DMMTAV, probably as a result of its very limited uptake (less than 10% and 16% of DMAIII(GS) and DMMTAV respectively).^

Multimode Analysis of Nanoscale Biomolecular Interactions

Biomolecular interactions, including protein-protein, protein-DNA, and protein-ligand interactions, are of special importance in all biological systems. These interactions may occer during the loading of biomolecules to interfaces, the translocation of biomolecules through transmembrane protein pores, and the movement of biomolecules in a crowded intracellular environment. The molecular interaction of a protein with its binding partners is crucial in fundamental biological processes such as electron transfer, intracellular signal transmission and regulation, neuroprotective mechanisms, and regulation of DNA topology. In this dissertation, a customized surface plasmon resonance (SPR) has been optimized and new theoretical and label free experimental methods with related analytical calculations have been developed for the analysis of biomolecular interactions. Human neuroglobin (hNgb) and cytochrome c from equine heart (Cyt c) proteins have been used to optimize the customized SPR instrument. The obtained Kd value (~13 µM), from SPR results, for Cyt c-hNgb molecular interactions is in general agreement with a previously published result. The SPR results also confirmed no significant impact of the internal disulfide bridge between Cys 46 and Cys 55 on hNgb binding to Cyt c. Using SPR, E. coli topoisomerase I enzyme turnover during plasmid DNA relaxation was found to be enhanced in the presence of Mg2+. In addition, a new theoretical approach of analyzing biphasic SPR data has been introduced based on analytical solutions of the biphasic rate equations. In order to develop a new label free method to quantitatively study protein-protein interactions, quartz nanopipettes were chemically modified. The derived Kd (~20 µM) value for the Cyt c-hNgb complex formations matched very well with SPR measurements (Kd ~16 µM). The finite element numerical simulation results were similar to the nanopipette experimental results. These results demonstrate that nanopipettes can potentially be used as a new class of a label-free analytical method to quantitatively characterize protein-protein interactions in attoliter sensing volumes, based on a charge sensing mechanism. Moreover, the molecule-based selective nature of hydrophobic and nanometer sized carbon nanotube (CNT) pores was observed. This result might be helpful to understand the selective nature of cellular transport through transmembrane protein pores.

Absolute Configuration and Biosynthesis of Pahayokolide A from Lyngbya sp. Strain 15-2 of the Florida Everglades

Pahayokolides A-D are cytotoxic cyclic polypeptides produced by the freshwater cyanobacterium Lyngbya sp. strain 15-2 that possess an unusual β-amino acid, 3-amino-2,5,7,8-tetrahydroxy-10-methylundecanoic acid (Athmu). The absolute configuration of pahayokolides A-D was determined using advanced Marfey’s method. It was also confirmed that a pendant N-acetyl-N-methyl leucine moiety in pahayokolide A was absent in pahayokolides B and pahayokolides C-D were conformers of pahayokolide A. Feeding experiments indicated that the biosynthesis of the Athmu sidechain arises from leucine or α-ketoisovalerate, however could not be further extended by three rounds of condensation with malonate units. Putative four peptide and one unique polyketide synthetases in Lyngbya sp. strain 15-2 were identified by using a PCR method and degenerate primers derived from conserved core sequences of known NRPSs and PKSs. Identification of one unique KS domain conflicted with the logic rule that the long side chain of Athmu was assembled by three rounds of ketide extensions if PKSs were involved. A gene cluster (pah) encoding a peptide synthetase putatively producing pahayokolide was cloned, partially sequenced and characterized. Seven modules of the non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) were identified. Ten additional opening reading frames (ORFs) were found, responsible for peptide resistance, transport and degradation. Although the predicted substrate specificities of NRPS agreed with the structure of pahayokolide A partially, the disagreement could be explained. However, no PKS gene was found in the pah gene cluster.

CHARACTERIZATION OF POLYUBIQUITIN CHAINS BY MASS SPECTROMETRY

The work outlined in this dissertation will allow biochemists and cellular biologists to characterize polyubiquitin chains involved in their cellular environment by following a facile mass spectrometric based workflow. The characterization of polyubiquitin chains has been of interest since their discovery in 1984. The profound effects of ubiquitination on the movement and processing of cellular proteins depend exclusively on the structures of mono and polyubiquitin modifications anchored or unanchored on the protein within the cellular environment. However, structure-function studies have been hindered by the difficulty in identifying complex chain structures due to limited instrument capabilities of the past. Genetic mutations or reiterative immunoprecipitations have been used previously to characterize the polyubiquitin chains, but their tedium makes it difficult to study a broad ubiquitinome. Top-down and middle-out mass spectral based proteomic studies have been reported for polyubiquitin and have had success in characterizing parts of the chain, but no method to date has been successful at differentiating all theoretical ubiquitin chain isomers (ubiquitin chain lengths from dimer to tetramer alone have 1340 possible isomers). The workflow presented here can identify chain length, topology and linkages present using a chromatographic-time-scale compatible, LC-MS/MS based workflow. To accomplish this feat, the strategy had to exploit the most recent advances in top-down mass spectrometry. This included the most advanced electron transfer dissociation (ETD) activation and sensitivity for large masses from the orbitrap Fusion Lumos. The spectral interpretation had to be done manually with the aid of a graphical interface to assign mass shifts because of a lack of software capable to interpret fragmentation across isopeptide linkages. However, the method outlined can be applied to any mass spectral based system granted it results in extensive fragmentation across the polyubiquitin chain; making this method adaptable to future advances in the field.

INVESTIGATION BY MASS SPECTROMETRY OF THE UBIQUITOME AND PROTEIN CARGO OF EXOSOMES DERIVED FROM MYELOID-DERIVED SUPPRESSOR CELLS

Exosomes released by myeloid-derived suppressor cells (MDSC) are 30 nm in diameter extracellular vesicles that have been shown to carry biologically active proteins as well as ubiquitin molecules. Ubiquitin is known to have many functions, including involvement in the formation of exosomes, although the exact role is highly contested. In the study reported here, the proteome and ubiquitome of MDSC exosomes has been investigated by bottom-up proteomics techniques. This report identifies more than 1000 proteins contained in the MDSC exosome cargo and 489 sites of ubiquitination in more than 300 ubiquitinated proteins based on recognition of glycinylglycine tagged peptides without antibody enrichment. This has allowed extensive chemical and biological characterization of the ubiquitinated cohort compared to that of the entire protein cargo to support hypotheses on the role of ubiquitin in exosomes.

Structural and kinetic studies on the activators of succinate dehydrogenase

1. 1. Diverse classes of compounds such as dicarboxylates, pyrophosphates, quinols and nitrophenols are known to activate mitochondrial succinate dehydrogenase (EC 1.3.99.1). Examples in each class — malonate, pyrophosphate, ubiquinol and 2,4-dinitrophenol — are selected for comparative studies on the kinetic constants and structural relationship. 2. 2. The activated forms of the enzyme obtained on preincubating mitochondria with the effectors exhibited Michaelian kinetics and gave doublereciprocal plots which are nearly parallel to that of the basal form. On activation, Km for the substrate also increased along with V. The effectors activated the enzyme at low concentrations and inhibited, in a competitive fashion, at high concentrations. The binding constant for activation was lower than that for inhibition for each effector. 3. 3. These compounds possess ionizable twin oxygens separated by a distance of Image and having fractional charges in the range of −0.26 to −0.74 e. The common twin-oxygen feature of the substrate and the effectors suggested the presence of corresponding counter charges in the binding domain. The competitive nature of effectors with the substrate for inhibition further indicated the close structural resemblance of the activation and catalytic sites.

Études Structurales par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du Site Actif du Ribozyme VS de Neurospora.

Nous étudions le ribozyme VS de Neurospora, en tant que système modèle, pour augmenter nos connaissances sur la relation entre la structure et la fonction chez les ARNs, ainsi que pour mieux comprendre le mécanisme de clivage de ce ribozyme. Il a été proposé précédemment que la boucle interne A730 dans la tige-boucle VI (SLVI) contient le site actif du ribozyme et lie un ou plusieurs ions métalliques qui pourraient participer au mécanisme réactionnel. Nous avons déterminé par spectroscopie RMN la structure de la tige-boucle SLVI contenant la boucle A730 afin d’éclaircir ce mécanisme. La structure obtenue est en accord avec les études biochimiques antérieures et présente un ou plusieurs sites de liaison au magnésium associé à la boucle interne. Suite à des études de cinétique et de mutagenèse, il a été proposé qu’une adénine localisée dans le site actif, A756, participe à la catalyse par acide/base générale. Des études de pH effectuées précédemment ont identifié un pKa catalytique (5.2-5.8) qui correspond probablement à l’équilibre de protonation du A756. À l’aide de méthodes utilisant le carbone-13, nous avons identifié un pKa modifié appartenant au A756, ce qui supporte le rôle de ce résidu dans la catalyse par acide/base générale. Les études structurales présentées ici aident donc à augmenter notre compréhension du mécanisme de clivage chez le ribozyme VS.

Nouvelles stratégies d’imageries afin de faciliter l’étude des interactions entre les récepteurs couplés aux protéines G

L’étude de l’assemblage et de l’acheminement à la membrane plasmique des complexes de signalisation des RCPGs va jouer un rôle crucial dans le développement de nouveaux médicaments ayant moins d’effets secondaires. Des outils permettant l’étude de ces phénomènes existent déjà, mais un outil polyvalent qui permettrait d’étudier plusieurs aspects pourrait grandement faciliter et accélérer ces études. L’étiquette SNAP est un candidat intéressant puisqu’avec cette étiquette il est possible de marquer une seule construction avec une variété de différents substrats. Une construction encodant pour le récepteur β2AR avec une étiquette SNAP à son extrémité C-terminale a été ingénérée. Cette construction est apte à lier son ligand, à être acheminée à la membrane plasmique et à homodimériser. La protéine exprimée a été marquée avec le fluorophore BG-430. De la fluorescence non spécifique a été détectée dans la cellule (même en absence de l’étiquette SNAP sur le récepteur). Un essai BRET a été développé, utilisant la construction HA-β2AR-SNAP en tant qu’accepteur et est fonctionnel. L’étiquette SNAP, comme utilisée ici, ne présente pas un aussi bon candidat qu’attendu, puisque le substrat n’ayant pas réagi demeure coincé dans la cellule. Le facteur activateur de plaquette (PAF) et son récepteur (PAFR) jouent un rôle critique dans plusieurs réponses inflammatoires et le récepteur FP est impliqué dans l’accouchement prématuré. Une meilleure compréhension des complexes de signalisation associés à ces récepteurs pourrait être la première étape dans la compréhension de leur signalisation dans des situations normales ou de maladies. Des expériences de BRET étudiant des interactions de bases entre les récepteurs et leurs partenaires d’interactions connus ont été réalisées. Elles ont permis de déterminer que : les récepteurs PAF et FP homodimérisent, que les récepteurs PAF et FP hétérodimérisent, que les protéines Gβγ interagissent de manière constitutive avec ces récepteurs et qu’aucun signal de BRET n’a été détecté avec la protéine Gα et ce, en présence ou en absence de stimulation par un agoniste (suggérant qu’il est nécessaire d’optimiser le système présentement utilisé).

Caractérisation de la sous-unité bêta du translocon chez la levure Schizosaccharomyces pombe

La sécrétion des protéines est un processus essentiel à la vie. Chez les eucaryotes, les protéines sécrétées transitent dans le réticulum endoplasmique par le pore de translocation. Le translocon est composé de trois sous-unités fondamentales nommées Sec61α, β et γ chez les mammifères, ou Sec61p, Sbh1p et Sss1p chez les levures. Tandis que le rôle des sous-unités α et γ est bien connu, celui de la sous-unité β demeure énigmatique. Plusieurs phénotypes distincts sont associés à cette protéine dans différents organismes, mais le haut niveau de conservation de séquence suggère plutôt une fonction universelle conservée. Récemment, Feng et al. (2007) ont montré que le domaine transmembranaire (TMD) de Sbh1p était suffisant pour complémenter plusieurs phénotypes associés à la délétion du gène chez Saccharomyces cerevisiae, suggérant un rôle important de cette région. L’objectif de mon projet de recherche consiste à étudier la fonction biologique de la sous-unité β du translocon et de son TMD chez Schizosaccharomyces pombe. Dans cette levure, j’ai découvert que le gène sbh1+ n’était pas essentiel à la viabilité à 30oC, mais qu’il était requis pour la croissance à basse température. La délétion de sbh1+ entraîne une sensibilité aux stress de la paroi cellulaire et une diminution de la sécrétion des protéines à 23oC. La surexpression de Sbh1p diminue elle aussi la sécrétion des protéines et altère la morphologie cellulaire. Ces phénotypes sont distincts de ceux observés chez S. cerevisiae, où la délétion des deux paralogues de Sec61β entraîne une sensibilité à haute température plutôt qu’à basse température. Malgré cela, les homologues de Sec61β de S. pombe et de S. cerevisiae sont tout deux capables de complémenter la thermosensibilité respective de chaque levure. La complémentation est possible même avec l’homologue humain de Sec61β, indiquant la conservation d’une fonction de Sec61β de la levure à l’homme. Remarquablement, le TMD de Sec61β de S. pombe, de S. cerevisiae et de l’humain sont suffisants pour complémenter la délétion génomique autant chez la levure à fission que chez la levure à bourgeons. Globalement, ces observations indiquent que le TMD de Sec61β exerce une fonction cellulaire conservée à travers les espèces.

Directed evolution of human dihydrofolate reductase: towards a better understanding of binding at the active site

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire, ce qui en fait une cible de choix pour le traitement de différents cancers. À cet effet, plusieurs inhibiteurs spécifiques de la DHFRh, les antifolates, ont été mis au point : le méthotrexate (MTX) et le pemetrexed (PMTX) en sont de bons exemples. Malgré l’efficacité clinique certaine de ces antifolates, le développement de nouveaux traitements s’avère nécessaire afin de réduire les effets secondaires liés à leur utilisation. Enfin, dans l’optique d’orienter la synthèse de nouveaux composés inhibiteurs des DHFRh, une meilleure connaissance des interactions entre les antifolates et leur enzyme cible est primordiale. À l’aide de l’évolution dirigée, il a été possible d’identifier des mutants de la DHFRh pour lesquels l’affinité envers des antifolates cliniquement actifs se voyait modifiée. La mutagenèse dite ¬¬de saturation a été utilisée afin de générer des banques de mutants présentant une diversité génétique au niveau des résidus du site actif de l’enzyme d’intérêt. De plus, une nouvelle méthode de criblage a été mise au point, laquelle s’est avérée efficace pour départager les mutations ayant entrainé une résistance aux antifolates et/ou un maintient de l’activité enzymatique envers son substrat natif, soient les phénotypes d’activité. La méthode de criblage consiste dans un premier temps en une sélection bactérienne à haut débit, puis dans un second temps en un criblage sur plaques permettant d’identifier les meilleurs candidats. Plusieurs mutants actifs de la DHFRh, résistants aux antifolates, ont ainsi pu être identifiés et caractérisés lors d’études de cinétique enzymatique (kcat et IC50). Sur la base de ces résultats cinétiques, de la modélisation moléculaire et des données structurales de la littérature, une étude structure-activité a été effectuée. En regardant quelles mutations ont les effets les plus significatif sur la liaison, nous avons commencé à construire un carte moléculaire des contacts impliqués dans la liaison des ligands. Enfin, des connaissances supplémentaires sur les propriétés spécifiques de liaison ont put être acquises en variant l’inhibiteur testé, permettant ainsi une meilleure compréhension du phénomène de discrimination du ligand.

Mutagénèse semi-aléatoire au site actif de la DHFR humaine : création et caractérisation de variantes hautement résistantes au MTX.

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire. Elle réduit le dihydrofolate en tétrahydrofolate, un co-facteur impliqué dans la biosynthèse des purines et du thymidylate. La DHFRh est une cible de choix pour des agents de chimiothérapie comme le méthotrexate (MTX), inhibant spécifiquement l’enzyme ce qui mène à un arrêt de la prolifération et ultimement à la mort cellulaire. Le MTX est utilisé pour le traitement de plusieurs maladies prolifératives, incluant le cancer. La grande utilisation du MTX dans le milieu clinique a mené au développement de mécanismes de résistance, qui réduisent l’efficacité de traitement. La présente étude se penche sur l’un des mécanismes de résistance, soit des mutations dans la DHFRh qui réduisent son affinité pour le MTX, dans le but de mieux comprendre les éléments moléculaires requis pour la reconnaissance de l’inhibiteur au site actif de l’enzyme. En parallèle, nous visons à identifier des variantes plus résistantes au MTX pour leur utilisation en tant que marqueurs de sélection en culture cellulaire pour des systèmes particuliers, tel que la culture de cellules hématopoïétiques souches (CHS), qui offrent des possibilités intéressantes dans le domaine de la thérapie cellulaire. Pour étudier le rôle des différentes régions du site actif, et pour vérifier la présence d’une corrélation entre des mutations à ces régions et une augmentation de la résistance au MTX, une stratégie combinatoire a été dévelopée pour la création de plusieurs banques de variantes à des résidus du site actif à proximité du MTX lié. Les banques ont été sélectionnées in vivo dans un système bactérien en utilisant des milieux de croissance contenant des hautes concentrations de MTX. La banque DHFRh 31/34/35 généra un nombre considérable de variantes combinatoires de la DHFRh hautement résistantes au MTX. Les variantes les plus intéressantes ont été testées pour leur potentiel en tant que marqueur de sélection dans plusieurs lignées cellulaires, dont les cellules hématopoïétiques transduites. Une protection complète contre les effets cytotoxiques du MTX a été observée chez ces cellules suite à leur infection avec les variantes combinatoires. Pour mieux comprendre les causes moléculaires reliées à la résistance au MTX, des études de structure tridimensionnelle de variantes liées au MTX ont été entreprises. La résolution de la structure de la double variante F31R/Q35E lié au MTX a révélé que le phénotype de résistance était attribuable à d’importantes différences entre le site actif de la double variante et de l’enzyme native, possiblement dû à un phénomème dynamique. Une compréhension plus générale de la reconnaissance et la résistance aux antifolates a été réalisée en comparant des séquences et des structures de variantes de la DHFR résistants aux antifolates et provenant de différentes espèces. En somme, ces travaux apportent de nouveaux éléments pour la comprehension des intéractions importantes entre une enzyme et un ligand, pouvant aider au développement de nouveaux antifolates plus efficaces pour le traitement de diverses maladies. De plus, ces travaux ont généré de nouveaux gènes de résistance pouvant être utilisés en tant que marqueurs de sélection en biologie cellulaire.

La calnexine: un élément clé dans l'apoptose chez la levure Schizosaccharomyces pombe.

La mort cellulaire programmée (PCD pour Programmed Cell Death) est un processus essentiel aux cellules. Le PCD a d’abord été caractérisé dans le développement cellulaire et peut être divisé en plusieurs groupes selon les caractéristiques observées. L’apoptose, un sous-groupe du PCD, est caractérisé par plusieurs distinctions morphologiques et signalétiques attribué tout d’abord aux organismes complexes pour son rôle dans le développement et dans le maintien de l’intégrité tissulaire. Depuis la dernière décennie, de nombreuses études font état de l’existence d’un programme apoptotique dans des organismes unicellulaires comme les levures. Ce programme apoptotique a surtout été étudié chez les levures Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe et partage certaines caractéristiques avec l’apoptose des mammifères. Par contre, l’apoptose associé aux levures est distinct à certains égards entre autre par l’absence de certains homologues présents chez les mammifères. L’intérêt au niveau de l’étude du phénomène apoptotique chez les levures est sans cesse grandissant par la facilité avec laquelle les levures peuvent être utilisées comme système modèle. L’apoptose peut être induit dans les cellules de différentes façons en réponse à des stimuli internes ou externes. L’accumulation de protéines mal repliées au niveau du réticulum endoplasmique (RE) causant un stress est un inducteur bien caractérisé de la voie apoptotique. La signalisation de l’apoptose dans un cas de stress au RE fait appel aux transducteurs des signaux de la voie du UPR ( Unfolded Protein Response). Récemment, il a été montré que la calnexine, une chaperone transmembranaire du RE connue et caractérisée surtout pour ses fonctions d’aide au repliement des protéines et au contrôle de qualité, joue un rôle dans la transduction du signal apoptotique en réponse au stress du RE chez mammifères. Le rôle de la calnexine dans ce cas consiste principalement en l’échafaudage pour le clivage par la caspase 8 de la protéine apoptotique Bap31. Nous avons tout d’abord démontré que le stress du RE et que la déficience en inositol, un précurseur essentiel de nombreuses molécules signalétiques, sont deux inducteurs de l’apoptose chez la levure S. pombe. Ces deux voies semblent induire l’apoptose par deux voies distinctes puisque seule la voie de la déficience en inositol induit l’apoptose de façon dépendante à la métacaspase Pca1p. La calnexine, essentielle à la viabilité chez la levure S. pombe, est impliquée dans ces deux phénomènes apoptotiques. L’apoptose induit par le stress du RE nécessite une version de la calnexine ancrée à la membrane du RE pour être optimal. De façon opposée, l’apoptose induit par une déficience en inositol nécessite la présence de la queue cytosolique ancrée à la membrane de la calnexine pour être retardé. Ces deux actions différentes imputables à une même protéine laisse croire à une double fonction pro et anti-apoptotique de celle-ci. Suite à la découverte de l’existence d’un clivage endogène de la calnexine en situation normale de croissance, un modèle a été élaboré expliquant les rôles distincts de la calnexine dans ces deux voies apoptotiques. Ce modèle fait état d’un rôle associé au clivage de la calnexine dans l’apoptose.