Dialogues entre systèmes de contrôle qualité – NuclER-QC

L’homéostasie cellulaire est assurée par des voies de contrôle qualité (CQ) contrecarrant les effets potentiellement délétères de stress intra ou extracellulaires. Si les voies de signalisation contrôlant des réponses physiologiques individuelles sont bien décrites, notre compréhension de l’intégration de voies de signalisation émanant de différents compartiments cellulaires en un réseau de signalisation unique coordonnant une réponse aux multiples facettes n’en est qu’à ses débuts.
Le but de ce projet est d’étudier chez la levure, les relations complexes entre une nouvelle voie de CQ de la biogénèse et l’export des ARNm et deux voies de réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE), l’UPR (Réponse aux protéines mal repliées) et l’ERSU (Surveillance du RE). L’UPR est une réponse transcriptionnelle qui régule la capacité du RE à replier des protéines en fonction des besoins de la cellule. L’ERSU surveille l’état du RE pour assurer la transmission d’une organelle fonctionnelle à la cellule fille.
Mes résultats préliminaires indiquent une interaction directe entre Isw1, qui retient sélectivement les particules ribonucléoprotéiques (mRNP) immatures dans le noyau, et l’ARNm de Hac1, le facteur clé de la réponse UPR induit par le stress du RE. Réciproquement, ISW1 a été identifié comme cible transcriptionnelle de l’UPR, suggérant un niveau jusqu’ici insoupçonné de communication entre l’UPR et le CQ nucléaire des ARNm. En outre, alors que des cellules inactivées pour ISW1 ne présentent pas de phénotype tangible dans des conditions de croissance standard, elles présentent une sensibilité accrue aux drogues induisant un stress du RE, indiquant que Isw1 joue un rôle crucial mais inexploré dans la signalisation réciproque entre des voies de CQ issues du noyau et du RE.
La première partie de ce projet sera consacrée à l’analyse des mécanismes et des conséquences moléculaires de l’interaction réciproque entre la voie de CQ nucléaire des ARNm dépendant de Isw1 et l’UPR. En particulier, nous chercherons à comprendre : (i) comment la rétention de l’ARNm par Isw1 régule la réponse UPR ; (ii) comment Isw1 influence la réponse transcriptionnelle de l’UPR et (iii) comment l’UPR contrôle à son tour l’expression et l’activité de Isw1.
De plus, mes études préliminaires indiquent que la MAP kinase (Mitogen-Activated Protein Kinase) Slt2 contrôlant l’ERSU, inhibe l’export global des ARN polyadenylés (poly(A)) en réponse au stress du RE, suggérant qu’il s’agit d’un nouvel aspect de la réponse au stress du RE. Cette observation rappelle la réponse au stress thermique (HS= heat shock) lors de laquelle les ARNm codant des protéines de choc thermique (HSP) sont exportés efficacement favorisant ainsi la production de protéines chaperon tandis que les ARNm non HSP sont retenus dans le noyau. Le second axe de ce projet aura donc pour but de disséquer les mécanismes moléculaires sous-jacents à la rétention nucléaire des ARN poly(A) en: (i) analysant l’export différentiel de l’ARNm pendant le stress du RE (ii) étudiant les mécanismes moléculaires responsables de la rétention différentielle des ARN non induits par le stress du RE au profit des ARNm de stress en évaluant la contribution de Slt2 à ce mécanisme.
En utilisant une combinaison d’approches biochimique, génétique, pangénomique et de microscopie ce projet a pour ambition de disséquer la signalisation réciproque entre Isw1, l’ARNm HAC1 et la kinase Slt2 responsable de la rétention nucléaire d’ARN poly(A). Bien que ce projet soit ambitieux, nous pensons être dans une position unique pour le mener à bien en raison de nos données préliminaires robustes, de notre connaissance profonde des systèmes de CQ mis en jeu, de la disponibilité immédiate des outils nécessaires à sa réalisation et de notre solide réseau de collaboration. Ce projet devrait ainsi permettre d’établir un nouveau paradigme de régulations croisées entre le CQ nucléaire des ARNm et le CQ du RE et d’en élucider les fondements moléculaires.