N2 fixation in marine heterotrophic bacteria: dynamics of environmental and molecular regulation.

Molecular and immunological techniques were used to examine N2 fixation in a ubiquitous heterotrophic marine bacterium, the facultative anaerobic Vibrio natriegens. When batch cultures were shifted from aerobic N-replete to anaerobic N-deplete conditions, transcriptional and post-translational regulation of N2 fixation was observed. Levels of nifHDK mRNA encoding the nitrogenase enzyme were highest at 140 min postshift and undetectable between 6 and 9 h later. Immunologically determined levels of nitrogenase enzyme (Fe protein) were highest between 6 and 15 h postshift, and nitrogenase activity peaked between 6 and 9 h postshift, declining by a factor of 2 after 12-15 h. Unlike their regulation in cyanobacteria, Fe protein and nitrogenase activity were present when nifHDK mRNA was absent in V. natriegens, indicating that nitrogenase is stored and stable under anaerobic conditions. Both nifHDK mRNA and Fe protein disappeared within 40 min after cultures were shifted from N2-fixing conditions (anaerobic, N-deplete) to non- N2-fixing conditions (aerobic, N-enriched) but reappeared when shifted to conditions favoring N2 fixation. Thus, unlike other N2-fixing heterotrophic bacteria, nitrogenase must be resynthesized after aerobic exposure in V. natriegens. Immunological detection based on immunoblot (Western) analysis and immunogold labeling correlated positively with nitrogenase activity; no localization of nitrogenase was observed. Because V. natriegens continues to fix N2 for many hours after anaerobic induction, this species may play an important role in providing "new" nitrogen in marine ecosystems.

The regulation of Hox gene expression during animal development

Hox genes encode a family of transcriptional regulators that elicit distinct developmental programmes along the head-to-tail axis of animals. The specific regional functions of individual Hox genes largely reflect their restricted expression patterns, the disruption of which can lead to developmental defects and disease. Here, we examine the spectrum of molecular mechanisms controlling Hox gene expression in model vertebrates and invertebrates and find that a diverse range of mechanisms, including nuclear dynamics, RNA processing, microRNA and translational regulation, all concur to control Hox gene outputs. We propose that this complex multi-tiered regulation might contribute to the robustness of Hox expression during development.

Pichia pastoris regulates its gene-specific response to different carbon sources at the transcriptional, rather than the translational, level

Background: The methylotrophic, Crabtree-negative yeast Pichia pastoris is widely used as a heterologous protein production host. Strong inducible promoters derived from methanol utilization genes or constitutive glycolytic promoters are typically used to drive gene expression. Notably, genes involved in methanol utilization are not only repressed by the presence of glucose, but also by glycerol. This unusual regulatory behavior prompted us to study the regulation of carbon substrate utilization in different bioprocess conditions on a genome wide scale. Results: We performed microarray analysis on the total mRNA population as well as mRNA that had been fractionated according to ribosome occupancy. Translationally quiescent mRNAs were defined as being associated with single ribosomes (monosomes) and highly-translated mRNAs with multiple ribosomes (polysomes). We found that despite their lower growth rates, global translation was most active in methanol-grown P. pastoris cells, followed by excess glycerol- or glucose-grown cells. Transcript-specific translational responses were found to be minimal, while extensive transcriptional regulation was observed for cells grown on different carbon sources. Due to their respiratory metabolism, cells grown in excess glucose or glycerol had very similar expression profiles. Genes subject to glucose repression were mainly involved in the metabolism of alternative carbon sources including the control of glycerol uptake and metabolism. Peroxisomal and methanol utilization genes were confirmed to be subject to carbon substrate repression in excess glucose or glycerol, but were found to be strongly de-repressed in limiting glucose-conditions (as are often applied in fed batch cultivations) in addition to induction by methanol. Conclusions: P. pastoris cells grown in excess glycerol or glucose have similar transcript profiles in contrast to S. cerevisiae cells, in which the transcriptional response to these carbon sources is very different. The main response to different growth conditions in P. pastoris is transcriptional; translational regulation was not transcript-specific. The high proportion of mRNAs associated with polysomes in methanol-grown cells is a major finding of this study; it reveals that high productivity during methanol induction is directly linked to the growth condition and not only to promoter strength.

Hormone-Mediated Gene-Specific Translation Regulation

The central role of translation regulation in the control of critical cellular processes has long been recognized. Yet the systematic exploration of quantitative changes in translation at a genome-wide scale in response to specific stimuli has only recently become technically feasible. Using a genetic approach, we have identified new Arabidopsis weak-ethylene insensitive mutants that also display defects in translation, which suggested the existence of a previously unknown molecular module involved in ethylene-mediated translation regulation of components of this signaling pathway. To explore this link in detail, we implemented for Arabidopsis the ribosome-footprinting technology, which enables the study of translation at a whole-genome level at single codon resolution[1]. Using ribosome-footprinting we examined the effects of short exposure to ethylene on the Arabidopsis translatome looking for ethylene-triggered changes in translation rates that could not be explained by changes in transcript levels. The results of this research, in combination with the characterization of a subset of the aforementioned weak-ethylene insensitive mutants that are defective in the UPF genes (core-components of the nonsense-mediated mRNA decay machinery), uncovered a translation-based branch of the ethylene signaling pathway[2]. In the presence of ethylene, translation of a negative regulator of ethylene signaling EBF2 is repressed, despite induced transcription of this gene. These translational effects of ethylene require the long 3´UTR of EBF2 (3´EBF2), which is recognized by the C-terminal end of the key ethylene-signaling protein EIN2 (EIN2C) in the cytoplasm once EIN2C is released from the ER-membrane by proteolytic cleavage. EIN2C binds the 3´EBF2, recruits the UPF proteins and moves to P-bodies, where the translation of EBF2 in inhibited despite its mRNA accumulation. Once the ethylene signal is withdrawn, the translation of the stored EBF2 mRNAs is resumed, thus rapidly dampening the ethylene response. These findings represent a mechanistic paradigm of gene-specific regulation of translation in response to a key growth regulator. Translation regulatory elements can be located in both 3′ and 5′ UTRs. We are now focusing on the ead1 and ead2 mutants, another set of ethylene-signaling mutants defective in translational regulation. Ribosome-footprinting on the ead1 mutant revealed an accumulation of translating ribosomes in the 5´UTRs of uORF-containing genes and reduction in the levels of ribosomes in the main ORF. The mutant is also impaired in the translation of GFP when this reporter is fused to WT 5´UTR of potential EAD1 targets but not when GFP is fused to the uORF-less versions of the same 5´UTRs. Our hypothesis is that EAD1/2 work as a complex that is required for the efficient translation of mRNAs that have common structural (complex 5´UTR with uORFs) and functional (regulation of key cellular processes) features. We are working towards the identification of the conditions where the EAD1 regulation of translation is required. [1] Ingolia, N. et al. (2009) Genome-Wide Analysis in Vivo of Translation with Nucleotide Resolution Using Ribosome Profiling. Science, 324; 218-222 [2] Merchante, C. et al. (2015) Gene-Specific Translation Regulation Mediated by the Hormone-Signaling Molecule EIN2. Cell, 163(3): 684-697

Fatty acids decrease catalase activity in human leukaemia cell lines

Fatty acid (FA) may disturb the redox state of the cells not only by an increase in reactive oxygen species (ROS) generation but also due to a reduction in antioxidant enzyme activities. The effect of various FAs (palmitic, stearic, oleic, linoleic, gamma-linolenic and eicosapentaenoic acids (EPAs)) on Jurkat and Raji cells, (human T and B leukaemic cell lines was investigated). The following measurements were carried out: FA composition of the cells, cell proliferation and activities of catalase, glutathione peroxidase (GPx) and superoxide dismutase (SOD). The protective effect of alpha-tocopherol on cell death was also investigated. Each cell line presented a specific FA composition. All the tested ENS reduced catalase activity. The toxic effect of FA was abolished by the pre-incubation with physiological concentrations of alpha-tocopherol. The findings support the proposition that the increase in oxidative stress induced by FA partially occurs due to a reduction in catalase activity. In spite of the decrease in the enzyme activity, catalase protein and mRNA levels were not changed, suggesting a post-translational regulation. Copyright (C) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.

Acute hyperglycemia rapidly stimulates VEGF mRNA translation in the kidney. Role of angiotensin type 2 receptor (AT2)

Angiotensin II (Ang II) and vascular endothelial growth factor (VEGF) are important mediators of kidney injury in diabetes. Acute hyperglycemia increased synthesis of intrarenal Ang I and Ang II and resulted in activation of both Ang II receptors, AT1 and AT2, in the kidney. Losartan (specific AT1 antagonist) or PD123319 (specific AT2 antagonist) did not affect hyperglycemia but prevented activation of renal AT1 and AT2, respectively. In murine renal cortex, acute hyperglycemia increased VEGF protein but not mRNA content after 24 h, which suggested translational regulation. Blockade of AT2, but not AT1, prevented increase in VEGF synthesis by inhibiting translation of VEGF mRNA in renal cortex. Acute hyperglycemia increased VEGF expression in wild type but not in AT2 knockout mice. Binding of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K to VEGF mRNA, which stimulates its translation, was prevented by blockade of AT2, but not AT1. The Akt-mTOR-p70(S6K) signaling pathway, involved in the activation of mRNA translation, was activated in hyperglycemic kidneys and was blocked by the AT2 antagonist. Elongation phase is an important step of mRNA translation that is controlled by elongation factor 1A (eEF1A) and 2 (eEF2). Expression of eEF1A and activity of eEF2 was higher in kidney cortex from hyperglycemic mice and only the AT2 antagonist prevented these changes. To assess selectivity of translational control of VEGF expression, we measured expression of fibronectin (FN) and laminin beta 1 (lam beta 1): acute hyperglycemia increased FN expression at both protein and mRNA levels, indicating transcriptional control, and did not affect the expression of lam beta 1. To confirm results obtained with PD123319, we induced hyperglycemia in AT2 knockout mice and found that in the absence of AT2, translational control of VEGF expression by hyperglycemia was abolished. Our data show that acute hyperglycemia stimulates Ang II synthesis in murine kidney cortex, this leads to AT2 activation and stimulation of VEGF mRNA translation, via the Akt-mTOR-p70(S6K) signaling pathway. Our data show that exclusive translational control of protein expression in the kidney by acute hyperglycemia is not a general phenomenon, but do not prove that it is restricted to VEGF. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Regulació del factor de transcripció NFAT5 per les quinases WNK1, SPAK i OSR1 i cerca de quinases activadores de la pròpia WNK1 en resposta a estrés osmòtic

Estudi elaborat a partir d’una estada a la School of Life Sciences de la University of Dundee, Gran Bretanya, entre gener i març del 2007.L'estrès osmòtic causa rà pidament l'activació de la quinasa WNK1, que fosforila i activa a continuació les quinases SPAK i OSR1, que alhora regulen canals i transportadors d’ions preexistents a la membrana cel•lular. El factor de transcripció NFAT5 és el principal regulador de la resposta cel•lular transcripcional secundà ria a hipertonicitat i s’ha descrit que les quinases p38, Fyn, PKA, ERK/MEK i ATM estan involucrades en la seva regulació post-traduccional. No obstant, com que la funció d’aquestes quinases no explica totalment els mecanismes d'activació de NFAT5, s’ha estudiat si l’activitat transcripcional de NFAT5 pot estar regulada per WNK1, SPAK o OSR1. Així doncs, es va observar que l’activitat d’un reporter dependent de NFAT5 no es veu afectada per la presència de cap de les quinases anteriors, en la seva forma wild-type o dominant negatiu. D’altra banda, es va estudiar quin domini de WNK1 és necessari per a que pugui respondre a hipertonicitat i quines quinases poden estar involucrades en la fosforilació de la serina 382 de WNK1. En conclusió, les dades obtingudes apunten que l’activació de WNK1 en resposta a estrès osmòtic requereix la seva fosforilació en la serina 382 per quinases upstream com PAK2 o RSK i que també és necessari un dels seus dominis coiled-coil, almenys els aminoà cids 558 i 561. Aquests processos, però, semblen ser independents de l’activació de NFAT5 en resposta a hipertonicitat.   

RNA pentaloop structures as effective targets of regulators belonging to the RsmA/CsrA protein family.

In the Gac/Rsm signal transduction pathway of Pseudomonas fluorescens CHA0, the dimeric RNA-binding proteins RsmA and RsmE, which belong to the vast bacterial RsmA/CsrA family, effectively repress translation of target mRNAs containing a typical recognition sequence near the translation start site. Three small RNAs (RsmX, RsmY, RsmZ) with clustered recognition sequences can sequester RsmA and RsmE and thereby relieve translational repression. According to a previously established structural model, the RsmE protein makes optimal contacts with an RNA sequence 5'- (A)/(U)CANGGANG(U)/(A)-3', in which the central ribonucleotides form a hexaloop. Here, we questioned the relevance of the hexaloop structure in target RNAs. We found that two predicted pentaloop structures, AGGGA (in pltA mRNA encoding a pyoluteorin biosynthetic enzyme) and AAGGA (in mutated pltA mRNA), allowed effective interaction with the RsmE protein in vivo. By contrast, ACGGA and AUGGA were poor targets. Isothermal titration calorimetry measurements confirmed the strong binding of RsmE to the AGGGA pentaloop structure in an RNA oligomer. Modeling studies highlighted the crucial role of the second ribonucleotide in the loop structure. In conclusion, a refined structural model of RsmE-RNA interaction accommodates certain pentaloop RNAs among the preferred hexaloop RNAs.

ATP citrate lyase activity is post-translationally regulated by sink strength and impacts the wax, cutin and rubber biosynthetic pathways.

Cytosolic acetyl-CoA is involved in the synthesis of a variety of compounds, including waxes, sterols and rubber, and is generated by the ATP citrate lyase (ACL). Plants over-expressing ACL were generated in an effort to understand the contribution of ACL activity to the carbon flux of acetyl-CoA to metabolic pathways occurring in the cytosol. Transgenic Arabidopsis plants synthesizing the polyester polyhydroxybutyrate (PHB) from cytosolic acetyl-CoA have reduced growth and wax content, consistent with a reduction in the availability of cytosolic acetyl-CoA to endogenous pathways. Increasing the ACL activity via the over-expression of the ACLA and ACLB subunits reversed the phenotypes associated with PHB synthesis while maintaining polymer synthesis. PHB production by itself was associated with an increase in ACL activity that occurred in the absence of changes in steady-state mRNA or protein level, indicating a post-translational regulation of ACL activity in response to sink strength. Over-expression of ACL in Arabidopsis was associated with a 30% increase in wax on stems, while over-expression of a chimeric homomeric ACL in the laticifer of roots of dandelion led to a four- and two-fold increase in rubber and triterpene content, respectively. Synthesis of PHB and over-expression of ACL also changed the amount of the cutin monomer octadecadien-1,18-dioic acid, revealing an unsuspected link between cytosolic acetyl-CoA and cutin biosynthesis. Together, these results reveal the complexity of ACL regulation and its central role in influencing the carbon flux to metabolic pathways using cytosolic acetyl-CoA, including wax and polyisoprenoids.

The shaping of invasive glioma phenotype by the ubiquitin-proteasome system.

Abstract Protein degradation is an indispensable process for cells which is often deregulated in various diseases, including malignant conditions. Depending on the specific cell type and functions of expressed proteins, this aberration may have different effects on the determination of malignant phenotypes. A discrete, inherent feature of malignant glioma is its profound invasive and migratory potential, regulated by the expression of signaling and effector proteins, many of which are also subjected to post-translational regulation by the ubiquitin-proteasome system (UPS). Here we provide an overview of this connection, focusing on important pro-invasive protein signals targeted by the UPS.

Fonction de l'AmtB dans la régulation de la nitrogénase chez Rhodobacter capsulatus

La fixation de l’azote diatomique est un processus très important à la vie, vu sa nécessité dans la biosynthèse de plusieurs molécules de base; acides aminés, acides nucléiques, etc. La réduction de l’azote en ammoniaque est catalysée par la nitrogénase, une enzyme consommatrice de beaucoup d’énergie étant donné qu’elle nécessite 20 à 30 moles d’ATP pour la réduction d’une mole d’azote. De ce fait une régulation rigoureuse est exigée afin de minimiser le gaspillage d’énergie. Plusieurs systèmes de contrôle sont connus, aussi bien au niveau post-traductionnel que traductionnel. Chez la bactérie photosynthétique pourpre non-sulfureuse R. capsulatus, la régulation de l’activité de la nitrogénase nécessite une panoplie de protéines dont la protéine membranaire AmtB, qui est impliquée dans le transport et la perception d’ammonium, et les protéines PII qui jouent plusieurs rôles clés dans la régulation de l’assimilation d’azote. Suite à l’ajout de l’ammonium dans le milieu, une inhibition réversible de l’activité de la nitrogénase est déclenchée via un mécanisme d’ADP-ribosylation de la nitrogénase. La séquestration de GlnK (une protéine PII) par l’AmtB permet à DraT, une ADP-ribosyltransférase, d’ajouter un groupement ADP-ribose sur la protéine-Fe de la nitrogénase l’empêchant ainsi de former un complexe avec la protéine-MoFe. Donc, le transfert d’électrons est bloqué, engendrant ainsi l’inhibition de l’activité de la nitrogénase qui dure aussi long que la concentration d’azote fixé reste élevé, phénomène appelé le « Switch-off/Switch-on » de la nitrogénase. Dans ce mémoire, pour mieux comprendre ce phénomène de régulation, des mutations ponctuelles au niveau de certains résidus conservés de la protéine AmtB, dont D338, G367, H193 et W237, étaient générées par mutagénèse dirigée, afin d’examiner d’avantage leur rôle dans le transport d’ammonium, la formation du complexe AmtB-GlnK, ainsi que dans le « Switch-off » et l’ADP-ribosylation. Les résultats permettent de conclure l’importance et la nécessité de certains résidus telle que le G367 dans la régulation de la nitrogénase et le transport d’ammonium, contrairement au résidu D338 qui ne semble pas être impliqué directement dans la régulation de l’activité de la nitrogénase. Ces résultats suggèrent d’autres hypothèses sur les rôles des acides aminés spécifiques d’AmtB dans ses fonctions comme transporteur et senseur d’ammonium.

Rôles des protéines Staufen 1 et 2 dans la plasticité synaptique des cellules pyramidales hippocampiques

La mémoire et l’apprentissage sont des phénomènes complexes qui demeurent encore incertains quant aux origines cellulaire et moléculaire. Il est maintenant connu que des changements au niveau des synapses, comme la plasticité synaptique, pourraient déterminer la base cellulaire de la formation de la mémoire. Alors que la potentialisation à long-terme (LTP) représente un renforcement de l’efficacité de transmission synaptique, la dépression à long-terme (LTD) constitue une diminution de l’efficacité des connexions synaptiques. Des études ont mis à jour certains mécanismes qui participent à ce phénomène de plasticité synaptique, notamment, les mécanismes d’induction et d’expression, ainsi que les changements morphologiques des épines dendritiques. La grande majorité des synapses excitatrices glutamatergiques se situe au niveau des épines dendritiques et la présence de la machinerie traductionnelle près de ces protubérances suggère fortement l’existence d’une traduction locale d’ARNm. Ces ARNm seraient d’ailleurs acheminés dans les dendrites par des protéines pouvant lier les ARNm et assurer leur transport jusqu’aux synapses activées. Le rôle des protéines Staufen (Stau1 et Stau2) dans le transport, la localisation et dans la régulation de la traduction de certains ARNm est bien établi. Toutefois, leur rôle précis dans la plasticité synaptique demeure encore inconnu. Ainsi, cette thèse de doctorat évalue l’importance des protéines Staufen pour le transport et la régulation d’ARNm dans la plasticité synaptique. Nous avons identifié des fonctions spécifiques à chaque isoforme; Stau1 et Stau2 étant respectivement impliquées dans la late-LTP et la LTD dépendante des récepteurs mGluR. Cette spécificité s’applique également au rôle que chaque isoforme joue dans la morphogenèse des épines dendritiques, puisque Stau1 semble nécessaire au maintien des épines dendritiques matures, alors que Stau2 serait davantage impliquée dans le développement des épines. D’autre part, nos travaux ont permis de déterminer que la morphogenèse des épines dendritiques dépendante de Stau1 était régulée par une plasticité synaptique endogène dépendante des récepteurs NMDA. Finalement, nous avons précisé les mécanismes de régulation de l’ARNm de la Map1b par Stau2 et démontré l’importance de Stau2 pour la production et l’assemblage des granules contenant les transcrits de la Map1b nécessaires pour la LTD dépendante des mGluR. Les travaux de cette thèse démontrent les rôles spécifiques des protéines Stau1 et Stau2 dans la régulation de la plasticité synaptique par les protéines Stau1 et Stau2. Nos travaux ont permis d’approfondir les connaissances actuelles sur les mécanismes de régulation des ARNm par les protéines Staufen dans la plasticité synaptique. MOTS-CLÉS EN FRANÇAIS: Staufen, hippocampe, plasticité synaptique, granules d’ARN, traduction, épines dendritiques.

Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 in human disease

Les maladies cardiovasculaires (MCV) demeurent au tournant de ce siècle la principale cause de mortalité dans le monde. Parmi les facteurs de risque, l’hypercholestérolémie et l’obésité abdominale sont directement liées au développement précoce de l’athérosclérose. L’hypercholestérolémie familiale, communément associée à une déficience des récepteurs des lipoprotéines de basse densité (LDLR), est connue comme cause de maladie précoce d’athérosclérose et de calcification aortique chez l’humain. La subtilisine convertase proprotéine/kexine du type 9 (PCSK9), membre de la famille des proprotéines convertases, est trouvée indirectement associée aux MCV par son implication dans la dégradation du LDLR. Chez l'humain, des mutations du gène PCSK9 conduisent soit à une hypercholestérolémie familiale, soit à une hypocholestérolémie, selon que la mutation entraîne un gain ou une perte de fonction, respectivement. Il demeure incertain si les individus porteurs de mutations causant un gain de fonction de la PCSK9 développeront une calcification aortique ou si des mutations entraînant une perte de fonction provoqueront une obésité abdominale. Dans cette étude, nous avons examiné : 1) l’effet d’une surexpression de PCSK9 dans le foie de souris sur la calcification aortique ; 2) les conséquences d’une déficience en PCSK9 (Pcsk9 KO), mimant une inhibition pharmacologique, sur le tissu graisseux. Nous avons utilisé un modèle de souris transgénique (Tg) surexprimant le cDNA de PCSK9 de souris dans les hépatocytes de souris et démontrons par tomographie calculée qu’une calcification survient de façon moins étendue chez les souris PCSK9 Tg que chez les souris déficientes en LDLR. Alors que le PCSK9 Tg et la déficience en LDLR causaient tous deux une hypercholestérolémie familiale, les niveaux seuls de cholestérol circulant ne parvenaient pas à prédire le degré de calcification aortique. Dans une seconde étude, nous utilisions des souris génétiquement manipulées dépourvues de PSCK9 et démontrons que l’accumulation de graisses viscérales (adipogenèse) apparaît régulée par la PCSK9 circulante. Ainsi, en l’absence de PCSK9, l’adipogenèse viscérale augmente vraisemblablement par régulation post-traductionnelle des récepteurs à lipoprotéines de très basse densité (VLDLR) dans le tissu adipeux. Ces deux modèles mettent en évidence un équilibre dynamique de la PCSK9 dans des voies métaboliques différentes, réalisant un élément clé dans la santé cardiovasculaire. Par conséquent, les essais d’investigations et d’altérations biologiques de la PCSK9 devraient être pris en compte dans un modèle animal valide utilisant une méthode sensible et en portant une attention prudente aux effets secondaires de toute intervention.

La voie de régulation de la traduction de l’ARNm ASH1 : une concertation entre Khd1, Puf6 et Loc1

La localisation des ARNm par transport dirigé joue un rôle dans le développement, la motilité cellulaire, la plasticité synaptique et la division cellulaire asymétrique. Chez la levure Saccharomyces cerevisiæ, la localisation d’ARNm est un phénomène dont les mécanismes de régulation sont conservés auprès de nombreux autres organismes. Lors de la division de la levure, plus d’une trentaine de transcrits sont localisés par transport actif à l’extrémité du bourgeon de la cellule-fille. Parmi ceux-ci, l’ARNm ASH1 est le mieux caractérisé et constitue le modèle utilisé dans cette étude. Pour exercer sa fonction, la protéine Ash1 doit être produite uniquement après la localisation de l’ARNm ASH1. Pour ce faire, les mécanismes de régulation de la traduction de l’ARNm ASH1 empêchent son expression durant le transport. Ce projet de recherche vise à étudier les mécanismes de régulation de la traduction de l’ARNm ASH1 par les répresseurs traductionnels connus, soit Khd1, Puf6 et Loc1. Les études antérieures se sont penchées sur ces facteurs de manière individuelle. Cependant, dans cette étude, nous avons exploré la présence d’une collaboration entre ceux-ci. Ainsi, nous avons voulu déterminer si les répresseurs traductionnels peuvent être intégrés en une seule voie de régulation de la traduction de l’ARNm ASH1. De plus, nous avons cherché à identifier le mécanisme de recrutement des répresseurs traductionnels sur l’ARNm ASH1, qui correspond au point initial des voies de régulations de l’ARNm ASH1. Nos résultats montrent que les répresseurs traductionnels de l’ARNm ASH1, soit Khd1 et Puf6, font partie d’une même voie de régulation de la traduction. Le rôle du facteur nucléaire Loc1 dans la voie de régulation de la traduction, quant à elle, a été examinée à partir d’expériences permettant l’étude du mécanisme de recrutement des répresseurs traductionnels dans le noyau. Ainsi, nos travaux montrent que Puf6 et Loc1 sont associés de manière ARN-dépendant avec la machinerie de transcription, notamment au facteur d’élongation de la transcription Spt4-Spt5/DSIF. Par ailleurs, notre laboratoire a précédemment montré que la localisation nucléaire de la protéine de liaison à l’ARN She2 est essentielle au recrutement des facteurs Loc1 et Puf6 sur l’ARNm ASH1. Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) supportent l’hypothèse que le recrutement de Loc1 est essentiel à celui de Puf6, qui s’effectue ultérieurement. Ainsi, à partir des résultats de cette étude et des résultats publiés précédemment dans notre laboratoire, nous avons élaboré un modèle de recrutement coordonné des facteurs She2, Loc1 et Puf6 sur l’ARNm ASH1 naissant. De manière générale, cette étude a permis d’établir la présence d’une seule voie de régulation de la traduction de l’ARNm ASH1 et une meilleure connaissance du recrutement des facteurs de répression traductionnelle sur celui-ci.

La modulation du métabolisme cellulaire par l'E3 Ubiquitine Ligase MARCH-1

La relocalisation et la dégradation médiée par ubiquitination sont utilisées par la cellule pour contrôler la localisation et l’expression de ses protéines. L’E3 ubiquitine ligase MARCH1 est impliqué dans la régulation post-traductionnelle de CMH-II et de CD86. Dans ce mémoire, on propose un rôle additionnel à MARCH1. Nos résultats expérimentaux nous portent à croire que MARCH1 pourrait moduler le métabolisme cellulaire en favorisant la relocalisation et la dégradation d’enzymes impliquées dans la glycolyse. La grande majorité des cellules utilise la phosphorylation oxydative pour générer de l’ATP en présence d’oxygène. Dans un environnement hypoxique, cette dernière est non fonctionnelle et la cellule doit utiliser la glycolyse anaérobique pour produire son ATP. Une cellule cancéreuse à des besoins énergétiques supérieurs en raison de l’augmentation de sa biomasse et de sa prolifération incontrôlée. Pour subvenir à ces besoins, elle maximise sa production d’énergie en modifiant son métabolisme; c’est l’effet Warburg. On retrouve dans les cellules immunitaires des modifications similaires au métabolisme cellulaire suite à un signal d’activation. Ici, nous montrons que la respiration mitochondriale maximale, la réserve respiratoire et la glycolyse maximale sont diminuées dans les cellules présentatrice d’antigènes qui expriment MARCH1. Nous avons montré que MARCH1 était localisable au niveau de la mitochondrie, ce qui lui permet d’interagir avec les enzymes de la glycolyse. Finalement, nous avons quantifié l’expression de Eno1 et de LDHB par Western Blot, pour montrer une augmentation de l’expression de ces enzymes en absence de MARCH1. À la lumière de ces résultats, nous discutons des avantages que procure la diminution de l’expression de MARCH1 dans un contexte inflammatoire, suite à l’activation des cellules présentatrices d’antigènes. Ce phénomène permettrait une présentation antigénique plus efficace, une augmentation de la production d’énergie et une meilleure résistance aux ROS produits lors de la réponse inflammatoire.