Un mécanisme moléculaire pour le modèlequantitatif du cycle cellulaire : laphosphorylation par les CDK des régionsintrinsèquement non structurées.
Auteur / Autrice : | Geronimo Dubra |
Direction : | Daniel Fisher |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Biologie Santé |
Date : | Soutenance le 23/09/2022 |
Etablissement(s) : | Université de Montpellier (2022-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier |
Jury : | Président / Présidente : Ariane Abrieu |
Examinateurs / Examinatrices : Daniel Fisher, Ariane Abrieu, David Santamaria, Helfrid Hochegger | |
Rapporteurs / Rapporteuses : David Santamaria, Helfrid Hochegger |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
La progression du cycle cellulaire eucaryote est contrôlée par la famille des kinases dépendantes des cyclines (CDK). Ces enzymes, en complexe avec les cyclines, phosphorylent des substrats pour progresser dans les différentes phases du cycle cellulaire. À l'opposé de ce modèle qualitatif, le "modèle quantitatif" propose que la plupart des fonctions des CDK-cyclines sont redondantes et que ce sont les niveaux d'activité globale des CDK qui pilotent le cycle cellulaire. Les systèmes génétiques qui permettent aux scientifiques de manipuler les niveaux individuels de CDK sont essentiels pour répondre aux questions critiques qui aident à élucider quel modèle explique le mieux l'ensemble des preuves actuelles. Je présente ici mes avancées dans la conception de tels systèmes à introduire dans des cellules ayant des contextes génétiques différents.L'un des principaux dilemmes à résoudre en considérant le modèle quantitatif est de savoir comment une activité globale peut contrôler précisément le cycle cellulaire. Je suggère ici un mécanisme d'action par lequel la phosphorylation de régions intrinsèquement désordonnées des protéines contrôle la formation et la dissolution de condensats protéiques agissant comme des plaques tournantes biochimiques dans la cellule. CDK et des autres kinases du cycle cellulaire partagent la tendance à phosphoryler les régions désordonnées et leurs substrats contiennent plus de ces régions que le reste des protéines phosphorylées. De plus, une proportion frappante de protéines dans les condensats protéiques sont des cibles des CDK.Nous avons obtenu une carte de phosphorylation à haute résolution à travers la première division cellulaire d'embryons uniques de Xenopus laevis et avons confirmé qu'avant la mitose, une augmentation rapide de la phosphorylation globale se produit, la plupart étant médiée par la CDK. Nous avons détecté un nombre élevé de phosphorylations en interphase qui étaient enrichies en motifs de phosphorylation CDK et autres kinases du cycle cellulaire.Nous avons choisi le marqueur de prolifération Ki-67 comme étude de cas pour examiner comment la phosphorylation peut réguler le processus de séparation des phases, responsable de la formation des condensats moléculaires. Ki67 semble présenter des modes concurrents de régulation de la séparation de phase par la phosphorylation de son domaine répété, qui dépendent du contexte cellulaire et moléculaire. Il semble que différents niveaux de phosphorylation localiseront de manière différentielle le Ki-67 à l'hétérochromatine périnucléolaire pendant l'interphase et à la couche périchromosomique en mitose, toutes deux décrites comme étant en phase séparée.La théorie de l'action globale de la phosphorylation de la CDK dans le contrôle de la formation des centres biochimiques où se produisent les réactions spécifiques du cycle cellulaire manque cependant d'une explication détaillée des effets en aval de cette régulation. En prenant Ki-67 comme effecteur de la régulation de la séparation des phases médiée par les CDK, nous avons étudié les modifications de l'organisation de la chromatine dans les cellules dépourvues de Ki-67. Nous avons constaté que le knock-out de Ki-67 produit des changements massifs dans le transcriptome, partiellement dus à des changements dans les marques d'histones de la chromatine. Un autre mécanisme d'action de la phosphorylation des régions désordonnées des protéines médiée par les CDK pourrait être la régulation de l'activité des condensats auxquels ils participent activement. Les membres de la sous-famille CDK8/19 en complexe avec la cycline C constituent le domaine kinase du complexe Mediator, qui phosphoryle le domaine C-terminal désordonné de Pol II. La délétion à la fois de CDK8 et de CDK19 produit des altérations transcriptionnelles dans de multiples gènes, bien que ces changements soient plutôt de faible amplitude et que les changements transcriptionnels observés semblent dépendre du contexte cellulaire.