Les impacts de mitochondries étrangères sur le phénotype : une étude holistique chez le ventre rouge du nord Chrosomus eos

Les organismes cybrides souffrent généralement d'une altération de la spécificité des interactions mito-nucléaires, résultant en une détérioration du phénotype. Toutefois, diverses études démontrent que le transfert de mitochondries peut occasionnellement être positif. À l'heure actuelle, de nombreuses questions demeurent quant au degré d'influence de ces transferts sur les différents niveaux d'organisation du phénotype. Afin de répondre à ces questions, les formes sauvages et cybrides du poisson Chrosomus eos sont étudiées. Ainsi, le premier volet de ce projet de recherche démontre un impact des mitochondries Chrosomus neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype des poissons C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont retrouvées en allopatrie. Le deuxième volet de cette thèse révèle, quant à lui, que ces modifications phénotypiques ne sont pas suffisantes pour induire un évènement de spéciation entre les deux biotypes, lorsqu'en sympatrie. De plus, cette étude suggère que la coévolution mito-nucléaire peut ne pas être une condition sine qua non à la perpétuation des individus en milieu naturel. Finalement, l'approche holistique considérée dans le troisième volet de cette recherche atteste de l'influence des mitochondries C. neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype de C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont sympatriques. Cette influence est moins prononcée que celle observée à partir de biotypes allopatriques. Combinés, ces chapitres contribuent à une meilleure compréhension des liens existant entre les mitochondries et le phénotype d'un individu.

Les impacts de mitochondries étrangères sur le phénotype : une étude holistique chez le ventre rouge du nord Chrosomus eos

Les organismes cybrides souffrent généralement d'une altération de la spécificité des interactions mito-nucléaires, résultant en une détérioration du phénotype. Toutefois, diverses études démontrent que le transfert de mitochondries peut occasionnellement être positif. À l'heure actuelle, de nombreuses questions demeurent quant au degré d'influence de ces transferts sur les différents niveaux d'organisation du phénotype. Afin de répondre à ces questions, les formes sauvages et cybrides du poisson Chrosomus eos sont étudiées. Ainsi, le premier volet de ce projet de recherche démontre un impact des mitochondries Chrosomus neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype des poissons C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont retrouvées en allopatrie. Le deuxième volet de cette thèse révèle, quant à lui, que ces modifications phénotypiques ne sont pas suffisantes pour induire un évènement de spéciation entre les deux biotypes, lorsqu'en sympatrie. De plus, cette étude suggère que la coévolution mito-nucléaire peut ne pas être une condition sine qua non à la perpétuation des individus en milieu naturel. Finalement, l'approche holistique considérée dans le troisième volet de cette recherche atteste de l'influence des mitochondries C. neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype de C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont sympatriques. Cette influence est moins prononcée que celle observée à partir de biotypes allopatriques. Combinés, ces chapitres contribuent à une meilleure compréhension des liens existant entre les mitochondries et le phénotype d'un individu.

Identification of Genes Modulating Mitochondrial Biogenesis in Caenorhabditis elegans

Since Altmann recognized ubiquitously distributed "bioblasts" in 1890, understanding of mitochondria has evolved from "elementary organisms" living inside cells and carrying out vital functions, over the Harman's "free radical theory" in 1956, to one of the driving forces of aging and cause of multiple associated diseases impacting society today. While a tremendous amount of work has contributed to the understanding of mitochondrial biology in different model organisms, the precise molecular mechanisms of basic mitochondrial function have yet to be deciphered. By employing an RNA interference mediated screen in Caenorhabditis elegans, we identified two transcription factors: SPTF-3, a member of Sp1 family, and an uncharacterized, nematode specific W04D2.4. We propose that both proteins modulate expression of many genes with regard to mitochondrial function including mitochondrial single-stranded binding protein encoded by mtss-1, whose promoter was used as transcriptional reporter in the screen. Further, RNA sequencing data indicate that W04D2.4 indirectly regulates expression of mitochondrial DNA via control of genes functionally related to mitochondrial replication and translation machineries. We also demonstrate that from all interventions targeting cytosolic translation, MTSS-1 levels are elevated only upon knockdown of genes encoding cytosolic ribosomal proteins. Reduction of ribosomes leads to increased sptf-3 translation, most likely in an internal ribosome entry side (IRES) mediated manner, eventually inducing mtss-1 expression. Moreover, we identify a novel role for SPTF-3 in the regulation of mitochondrial unfolded stress response (UPRmt) activation, but not endoplasmatic reticulum or oxidative stress responses. Taken together, this study identifies two transcription factors previously not associated with mitochondrial biogenesis and UPRmt in C. elegans, establishing a basis for further investigation of mito-nuclear interactions.

Molecular coevolution of mammalian ribosomal gene terminator sequences and the transcription termination factor TTF-I.

Both the DNA elements and the nuclear factors that direct termination of ribosomal gene transcription exhibit species-specific differences. Even between mammals--e.g., human and mouse--the termination signals are not identical and the respective transcription termination factors (TTFs) which bind to the terminator sequence are not fully interchangeable. To elucidate the molecular basis for this species-specificity, we have cloned TTF-I from human and mouse cells and compared their structural and functional properties. Recombinant TTF-I exhibits species-specific DNA binding and terminates transcription both in cell-free transcription assays and in transfection experiments. Chimeric constructs of mouse TTF-I and human TTF-I reveal that the major determinant for species-specific DNA binding resides within the C terminus of TTF-I. Replacing 31 C-terminal amino acids of mouse TTF-I with the homologous human sequences relaxes the DNA-binding specificity and, as a consequence, allows the chimeric factor to bind the human terminator sequence and to specifically stop rDNA transcription.

Nuclear localization of NPR1 is required for activation of PR gene expression

Systemic acquired resistance (SAR) is a broad-spectrum resistance in plants that involves the upregulation of a battery of pathogenesis-related (PR) genes. NPR1 is a key regulator in the signal transduction pathway that leads to SAR. Mutations in NPR1 result in a failure to induce PR genes in systemic tissues and a heightened susceptibility to pathogen infection, whereas overexpression of the NPR1 protein leads to increased induction of the PR genes and enhanced disease resistance. We analyzed the subcellular localization of NPR1 to gain insight into the mechanism by which this protein regulates SAR. An NPR1–green fluorescent protein fusion protein, which functions the same as the endogenous NPR1 protein, was shown to accumulate in the nucleus in response to activators of SAR. To control the nuclear transport of NPR1, we made a fusion of NPR1 with the glucocorticoid receptor hormone binding domain. Using this steroid-inducible system, we clearly demonstrate that nuclear localization of NPR1 is essential for its activity in inducing PR genes.

Resource allocation and scheduling of multiple composite web services in cloud computing using cooperative coevolution genetic algorithm

In cloud computing, resource allocation and scheduling of multiple composite web services is an important and challenging problem. This is especially so in a hybrid cloud where there may be some low-cost resources available from private clouds and some high-cost resources from public clouds. Meeting this challenge involves two classical computational problems: one is assigning resources to each of the tasks in the composite web services; the other is scheduling the allocated resources when each resource may be used by multiple tasks at different points of time. In addition, Quality-of-Service (QoS) issues, such as execution time and running costs, must be considered in the resource allocation and scheduling problem. Here we present a Cooperative Coevolutionary Genetic Algorithm (CCGA) to solve the deadline-constrained resource allocation and scheduling problem for multiple composite web services. Experimental results show that our CCGA is both efficient and scalable.