Caractérisation fonctionnelle du facteur de transcription M1 BP chez la Drosophile

Functional characterisation of Drosophila M1BP

• Auteur / Autrice : Marine Barthez
• Direction : Andrew Saurin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie structurale
• Date : Soutenance le 25/10/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM) - Ligue nationale française contre le cancer. Comité départemental (Bouches-du-Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Alice Carrier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alex Whitworth, David Gilmour
• DOI : 10.70675/38635cdczfedaz4361zb0a3z7b6850e707ed

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophiles

Mitochondries

Autophagie

Mots clés libres

M1bp

Zkscan3

Drosophile

HeLa

Mitochondries

Autophagie

M1bp

Zkscan3

Drosophila

HeLa

Mitochondria

Autophagy

Résumé

Le facteur de transcription Motif 1 Binding Protein (M1BP) est une protéine à doigt de zinc décrite pour contrôler la pause de l’ARN polymérase II aux sites d’initiation de la transcription de milliers de gènes chez la Drosophile. J’ai démontré une interaction directe entre M1BP et les protéines Hox AbdA et Ubx chez la Drosophile, interaction essentielle au mécanisme de levée de la pause transcriptionnelle. L’expression de M1BP est maintenue au cours du développement, mais une perte de son expression induit de façon précoce l’autophagie, ceci sans affecter l’expression des protéines Hox. Des approches transcriptomiques ont par ailleurs révélé que M1BP régule 25% des voies métaboliques de la cellule. En accord avec ces observations, nous avons remarqué que la perte de fonction de M1BP induit de nombreux phénotypes et anomalies mitochondriales, notamment dans la chaine respiratoire avec la mise en place d’une respiration anaérobie. L’ensemble de ces résultats mettent en évidence que M1BP est un régulateur transcriptionnel jouant un rôle clé dans le métabolisme mitochondrial et cellulaire. La recherche d’un homologue de la protéine de Drosophile M1BP chez les vertébrés a conduit à l’identification de ZKSCAN3, capable de corriger l’induction précoce de l’autophagie résultant de la perte de M1BP, et de rétablir l’expression de la majorité des gènes dérégulés dans ce contexte. Dans l’ensemble, ces données montrent que les protéines M1BP et ZKSCAN3 sont des homologues fonctionnels dans la régulation de l’autophagie.

The transcription factor Motif 1 Binding protein (M1BP) is a zinc finger protein known to be involved in the pausing of RNA Polymerase II (Pol II) at the transcription start site of thousands of Drosophila genes. I was able to demonstrate direct protein interaction between M1BP and the Drosophila Hox proteins AbdA and Ubx, providing evidence that Hox-M1BP collaborate to regulate gene expression. While M1BP expression is maintained during all larval stages, loss of M1BP expression in the feeding stage induces premature autophagy. In characterising the diverse functions of M1BP, I determined that M1BP transcriptionally regulates 25% of all cellular metabolic pathways. Indeed, many severe mitochondrial defects and phenotypes are observed upon M1BP knock down in the Drosophila fat body and indirect flight muscle. One of the major consequences of M1BP knock down is that the respiratory chain is strongly impacted forcing the cell to switch to anaerobic respiration for the production of ATP. Together, these data provide evidence that M1BP is an essential transcriptional regulator of mitochondrial and cellular metabolic processes. In searching for a vertebrate homolog of Drosophila M1BP, I identified ZKSCAN3 as a vertebrate functional homolog of M1BP in autophagy repression in Drosophila fat body or in human cell lines. Additionally, transcriptomic studies demonstrate that ZKSCAN3 expression in the Drosophila fat body reverses the deregulation of the majority of genes observed upon M1BP knock down. Together with the identification that ZKSCAN3 binds to 90% of M1BP genomic targets, these data provide evidence that M1BP and ZKSCAN3 are functionally homologous proteins.