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La physiologie cellulaire de la levure

Cadre général du travail

Tous les êtres vivants, tant les microorganismes que les organismes pluricellulaires évolués, possèdent une variété de mécanismes leur permettant de répondre aux perturbations environnementales. Dans ce contexte, la levure Saccharomyces cerevisiae s’est révélé un modèle particulièrement intéressant pour l’étude des processus moléculaires impliqués dans la réponse à différents stress. Notre groupe de recherches s’intéresse aux voies de signalisation conduisant à la régulation de l’expression de gènes de la levure Saccharomyces cerevisiae par la qualité de l’aliment azoté disponible dans son environnement. Les premières études conduites sur cet organisme modèle ont démontré l’inhibition de l’expression de gènes de perméases et d’enzymes de dégradation de sources d’azote dites « non préférentielles » lorsque la levure croît en présence d’une source d’azote dite « préférentielle ». Cette inhibition, appelée « répression catabolique azotée » (NCR), fait intervenir la voie de signalisation TOR, conservée chez tous les organismes eucaryotes, des levures jusqu’à l’Homme. En aval de la cascade de signalisation TOR, la NCR est établie par l’action coordonnée d’une protéine de type prion (Ure2) et de quatre régulateurs transcriptionnels possédant un motif peptidique similaire constitué de 4 cystéines complexant le zinc leur permettant de se lier à des séquences d’ADN similaires (doigts de zinc de type GATA). Deux de ces régulateurs sont des activateurs (Gat1 et Gln3) et les deux autres sont des répresseurs (Dal80 et Gzf3). En présence d’une bonne source d’azote, les deux activateurs GATA sont séquestrés par Ure2 dans le cytoplasme alors qu’en croissance sur une source d’azote non préférentielle, ils en sont libérés, s’accumulent dans le noyau des cellules et peuvent activer la transcription des gènes NCR. Les deux répresseurs sont supposés exercer leurs effets soit en contrôlant l’expression de Gat1, soit en entrant directement en compétition pour les mêmes séquences de l’ADN, au promoteur des gènes NCR.

Notre travail s’inscrit au cœur de cette problématique et vise à identifier les facteurs impliqués dans la perception et la transmission du signal de la qualité de l’aliment azoté et à déterminer leur rôle dans le contrôle de l’activité des protéines régulatrices (localisation subcellulaire, modifications post-traductionnelles, liaison au promoteur des gènes-cibles). Nous étudions également les mécanismes régissant les interactions entre les régulateurs positifs et négatifs du métabolisme azoté.

Équipe

  • Evelyne Dubois
  • André Feller
  • Isabelle Georis
  • Fabienne Vierendeels
  • Aria Ronsmans
  • Mohammad Fayyad Kazan

Publications

  • Feller A, Georis I, Tate JJ, Cooper TG, Dubois E. Alterations in the Ure2 aCap Domain Elicit Different GATA Factor Responses to Rapamycin Treatment and Nitrogen Limitation. J Biol Chem.2013 Jan 18(1):92-104.;288(3):1841-55. doi: 10.1074/jbc.M112.385054. Epub 2012 Nov 26. PMID: 23184930 PMID: 23184930.
  • Georis I, Tate JJ, Cooper TG, Dubois E. Nitrogen-responsive regulation of GATA protein family activators Gln3 and Gat1 occurs by two distinct pathways, one inhibited by rapamycin and the other by methionine sulfoximine. J Biol Chem. 2011 Dec 30;286(52):44897-912. doi: 10.1074/jbc.M111.290577. Epub 2011 Oct 28. PMID: PMID: 22039046.
  • Georis I, Tate JJ, Feller A, Cooper TG, Dubois E. Intranuclear function for protein phosphatase 2A: Pph21 and Pph22 are required for rapamycin-induced GATA factor binding to the DAL5 promoter in yeast. Mol Cell Biol. 2011 Jan;31(1):92-104. doi: 10.1128/MCB.00482-10. Epub 2010 Oct 25.PMID: PMID: 20974806
  • Tate JJ, Georis I, Dubois E, Cooper TG. Distinct phosphatase requirements and GATA factor responses to nitrogen catabolite repression and rapamycin treatment in Saccharomyces cerevisiae. J Biol Chem. 2010 Jun 4;285(23):17880-95. Epub 2010 Apr 8. PMID: 20378536.
  • Georis I, Feller A, Vierendeels F, Dubois E. The yeast GATA factor Gat1 occupies a central position in NCR-sensitive gene activation. Mol Cell Biol. 2009 Apr 20. PMID: 19380492.
  • Georis I, Feller A, Tate JJ, Cooper TG, Dubois E. Nitrogen catabolite repression-sensitive transcription as a readout of tor pathway regulation: the genetic background, reporter gene and GATA factor assayed determine the outcomes. Genetics. 2009 Mar;181(3):861-74. PMID: 19104072.
  • Tate JJ, Georis I, Feller A, Dubois E, Cooper TG. Rapamycin-induced Gln3 dephosphorylation is insufficient for nuclear localization: Sit4 and PP2A phosphatases are regulated and function differently. J Biol Chem. 2009 Jan 23;284(4):2522-34. PMID: 19015262.
  • Georis I, Tate JJ, Cooper TG, Dubois E. Tor pathway control of the nitrogen-responsive DAL5 gene bifurcates at the level of Gln3 and Gat1 regulation in Saccharomyces cerevisiae. J Biol Chem. 2008 Apr 4;283(14):8919-29. PMID: 16511169.
  • Tate JJ, Feller A, Dubois E, Cooper TG. Saccharomyces cerevisiae Sit4 phosphatase is active irrespective of the nitrogen source provided, and Gln3 phosphorylation levels become nitrogen source-responsive in a sit4-deleted strain. J Biol Chem. 2006 Dec 8;281(49):37980-92. PMID: 17015442.
  • Scherens B, Feller A, Vierendeels F, Messenguy F, Dubois E. Identification of direct and indirect targets of the Gln3 and Gat1 activators by transcriptional profiling in response to nitrogen availability in the short and long term. FEMS Yeast Res. 2006 Aug;6(5):777-91. PMID: 16879428.
  • Feller A, Boeckstaens M, Marini AM, Dubois E. Transduction of the nitrogen signal activating Gln3-mediated transcription is independent of Npr1 kinase and Rsp5-Bul1/2 ubiquitin ligase in Saccharomyces cerevisiae. J Biol Chem. 2006 Sep 29;281(39):28546-54. PMID: 16864574.

Collaborations

  • Dept. of Microbiology & Immunology , University of Tennessee, Memphis, U.S.A. (T. Cooper)
  • Laboratoire de Biologie du Transport Membranaire, Université Libre de Bruxelles (AM. Marini)