Les protéines Puf, nouveaux régulateurs du métabolisme cellulaire du fer

1. Résumé du projet

Le fer (Fe) est essentiel pour les organismes qui vivent en aérobiose. Par contre, lorsqu’il est retrouvé en excès, le Fe génère des dérivés oxygénés cytotoxiques qui causent des dommages souvent irréparables. La concentration intracellulaire du Fe doit donc être rigoureusement contrôlée. Chez les levures modèles, incluant Schizosaccharomyces pombe, les gènes codant pour les transporteurs de Fe sont induits transcriptionnellement en réponse à la carence en Fe. À l’inverse, en excès de Fe, ces transcrits se doivent d’être réprimés et éliminés rapidement. Bien que le mécanisme de répression de ces transcrits soit relativement bien connu, leur mécanisme d’élimination, lui, est  largement inconnu. Étant donné l’importance capitale de l’homéostasie du Fe pour le bon fonctionnement des cellules, des travaux ont été initiés afin d’identifier des protéines possédant la capacité de se lier aux transcrits des transporteurs de Fe afin d’enclencher leur élimination en réponse à un surplus de Fe. Parmi les protéines se liant aux ARNs, 9 protéines chez S. pombe appartiennent à la famille Puf/Pumilio et pour lesquelles leur fonction respective n’est pas clairement comprise. Des travaux préliminaires utilisant des souches Puf nulles ont montré que les transcrits des gènes impliqués dans le transport du Fe sont augmentés de façon très marquée lorsque les protéines Puf4 et Puf2 sont absentes, suggérant un rôle pour Puf4/Puf2 dans l’élimination de ces transcrits lorsqu’ils ne sont pas requis. De fait, les cellules Puf4/Puf2 mutantes sont hypersensibles à la présence d’un surplus Fe, ce qui entraîne leur mort (inviabilité).

Les travaux proposés ont pour but de déterminer le mécanisme moléculaire par lequel Puf4 et Puf2 éliminent les transcrits des gènes d’acquisition du Fe en réponse à un surplus Fe. Les objectifs sont :

1. Identifier les éléments de liaison des protéines Puf4/Puf2 au niveau des régions 3’ non traduites (3’UTR) des transcrits des protéines d’acquisition de fer. Des approches expérimentales in vitro et in vivo seront employées en tenant compte du statut cellulaire en Fe. Ces expériences se feront de façon ciblée (mRNA connu) ou encore, à l’échelle transcriptomique.
2. Par microscopie, nous déterminerons la localisation des protéines de fusion fonctionnelles GFP-Puf4/-Puf2 selon différentes conditions en Fe afin d’établir dans quel compartiment cellulaire Puf4/Puf2 éliminent les transcrits.
3. La nature du mécanisme moléculaire qui active les protéines Puf4 et Puf2 en réponse à des conditions de surplus de Fe est inconnu. Différentes approches protéomiques impliquant des analyses de spectroscopie de masse seront réalisées afin d’identifier des partenaires d’interactions agissant avec Puf2/Puf4. Ces analyses tiendront compte de la présence de potentielles modifications post-traductionnelles qui pourraient enclencher l’activation des Pufs et par le fait même, l’élimination des transcrits en conditions de surplus de Fe.

Collectivement, les travaux permettront la mise à jour des bases moléculaires d’un tout nouveau mécanisme qu’utilise les cellules afin de maintenir des concentrations adéquates de Fe, qui lui, est un oligo-élément vital pour la croissance cellulaire.