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Etude de la voie de signalisation activée par les acides aminés extracellulaires chez la levure : rôle du complexe ubiquitine ligase SCFgrr1 et inhibition exercée par la perméase Gap1

by Jean, Cathy

Abstract (Summary)
La détection des nutriments extracellulaires est cruciale pour une croissance cellulaire optimale. Certaines protéines de la catégorie des transporteurs membranaires sont dépourvues d’activité de transport et agissent plutôt comme senseurs des nutriments externes. Les senseurs de glucose Snf3 et Rgt2 ainsi que le senseur des acides aminés Ssy1 de la levure sont les représentants les mieux connus de cette classe de senseurs. Au cours de ce travail, nous nous sommes concentrés sur la voie de signalisation activée par Ssy1, le senseur d’acides aminés extracellulaires. L’activation de cette voie conduit à l’induction transcriptionnelle de plusieurs gènes codant pour des perméases d’acides aminés. La protéine Ssy1 insérée dans la membrane plasmique est associée à une protéine membranaire périphérique, Ptr3, elle-même associée à une endoprotéase, la protéine Ssy5. La protéine Ssy1 détecte la présence d’acides aminés dans le milieu, ce qui conduit à l’activation Ptr3-dépendante de l’endoprotéase Ssy5 selon un processus nécessitant également la présence du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1. Une fois activée, l’endoprotéase Ssy5 catalyse le clivage endoprotéolytique des facteurs de transcription Stp1 et Stp2. Les facteurs Stp1 et Stp2 ainsi libérés de leur extrémité N-terminale inhibitrice migrent alors du cytoplasme vers le noyau où ils activent, avec l’aide du facteur de transcription Uga35, la transcription du gène AGP1 et d’autres gènes de perméases d’acides aminés. Au début de ce travail, le rôle précis du facteur Ptr3 ainsi que le mécanisme d’activation de l’endoprotéase Ssy5 par les acides aminés n’étaient pas encore connus. Il en était de même du mode d’action du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1 au niveau du complexe Ssy1-Ptr3-Ssy5. Dans ce travail de thèse, nous avons pu montrer par des analyses bioinformatiques que la protéine Ptr3 possède deux régions très conservées. La partie N-terminale contient un domaine présentant les caractéristiques à la fois du domaine RING et du domaine U-Box. La partie C-terminale contient quant à elle sept répétitions WD40 qui confèrent généralement une structure en tonneau créant une zone d’interaction avec d’autres protéines. Nous proposons que cette région constitue probablement la plate forme d’interaction avec Ssy1, Ssy5 et elle-même. Notre étude a montré que la région formée des sept répétitions WD40 est essentielle et suffisante pour la fonction de Ptr3 dans la transmission du signal. Nous avons ensuite mis en évidence que la protéine Ptr3 est instable. Ce résultat suggérait un rôle éventuel du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1 dans l’ubiquitination de Ptr3. Cependant, nos travaux ne nous ont pas permis d’établir clairement que la protéine Ptr3 est ubiquitinée par le complexe SCFGrr1. Nous nous sommes alors tournés vers l’endoprotéase Ssy5 comme cible potentielle de ce complexe. Au moment d’entamer nos expériences, le mécanisme d’activation de l’endoprotéase Ssy5 suite à la détection des acides aminés par Ssy1 demeurait encore inconnu. Nos résultats ont permis de montrer que le pro-domaine N-terminal de l’endoprotéase Ssy5 subit une ubiquitination catalysée par le complexe SCFGrr1 en réponse aux acides aminés. Nous proposons que cette modification permet la levée de l’inhibition exercée par ce pro-domaine sur le domaine catalytique C-terminal de l’endoprotéase et par conséquent permet le clivage endoprotéolytique des facteurs Stp1 et Stp2. La perméase générale des acides aminés, Gap1, est la principale voie d’entrée des acides aminés quand les cellules sont cultivées sur un milieu pauvre en azote. Si la concentration en acides aminés du milieu devient plus élevée, la perméase Gap1 est ubiquitinée et emportée dans des vésicules d’endocytose pour être dégradée. En parallèle, l’expression des gènes d’autres perméases d’acides aminés, tel que AGP1, est induite via la voie de signalisation Ssy1. Les perméases ainsi synthétisées rejoignent la membrane plasmique pour assurer l’entrée des acides aminés dans la cellule. Des études antérieures de notre laboratoire avaient révélé que la stabilisation de la perméase Gap1 à la membrane plasmique a pour effet d’empêcher l’induction du gène AGP1 via la voie Ssy1. Pour étudier ce phénomène, nous avons commencé par mieux caractériser les facteurs de transcription Stp1 et Stp2 ce qui nous a permis de montrer que ces deux protéines – considérées jusqu’ici comme étant de fonction redondante – sont activées dans des conditions différentes de disponibilité en acides aminés externes. Nous avons ensuite pu montrer que l’inhibition exercée par la perméase Gap1 sur l’induction d’AGP1 se produit non pas aux étapes de clivage endoprotéolytique ou de translocation dans le noyau des facteurs Stp, mais bien au niveau de leur recrutement au promoteur du gène cible. Finalement, nous présentons un modèle de la voie de signalisation Ssy1 rassemblant l’ensemble de nos résultats.
Bibliographical Information:

Advisor:Marini, Anna Maria; Dubois, Evelyne; Pays, Etienne; André, Bruno; Van Melderen, Laurence; Hermand, Damien

School:Université libre de Bruxelles

School Location:Belgium

Source Type:Master's Thesis

Keywords:sps senseur

ISBN:

Date of Publication:06/22/2009

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