O splicing alternativo do pré-mRNA de BCL-X produz duas isoformas de mRNAs com funções antagônicas, a pró-apoptótica BCL-XS e a anti-apoptótica BCL-XL, cujo balanço regula a homeostasia celular. Entretanto, o mecanismo que regula esse processamento ainda é desconhecido. Nesse trabalho, nós identificamos e caracterizamos um longo RNA não codificador de proteínas (lncRNA) nomeado INXS, que é transcrito a partir da fita oposta do locus genômico de BCL-X, sendo menos abundante em linhagens celulares tumorais e tecidos tumorais de pacientes quando comparados com os respectivos pares não tumorais. INXS é um RNA unspliced de 1903 nts, é transcrito pela RNA Polimerase II, possui cap 5\', está enriquecido na fração nuclear das células e se liga à proteína Sam68 do complexo modulador de splicing. O tratamento de células tumorais 786-O com cada um de três agentes indutores de apoptose aumentou a expressão endógena do INXS, levando ao aumento expressivo da proporção entre os mRNAs de BCL-XS / BCL-XL, e ativação das caspases 3, 7 e 9. Estes efeitos foram anulados na presença do knockdown do INXS. Da mesma forma, a superexpressão ectópica do INXS causou uma mudança no splicing favorecendo a isoforma BCL-XS e ativação das caspases, aumentando os níveis da proteína BCL-XS e conduzindo as células à apoptose. Utilizando um modelo in vivo, cinco injeções intra-tumorais do INXS durante 15 dias causaram uma regressão acentuada no volume dos xenotumores. Portanto, INXS é um lncRNA que induz a apoptose, sugerindo que essa molécula seja um possível alvo a ser explorado na terapia contra o câncer. / BCL-X mRNA alternative splicing generates pro-apoptotic BCL-XS or anti-apoptotic BCL-XL, whose balance regulates cell homeostasis. However, the mechanism that regulates the splice shifting is incompletely understood. Here, we identified and characterized a long noncoding RNA (lncRNA) named INXS, transcribed from the opposite genomic strand of BCL-X, that was less abundant in tumor cell lines and patient tumor tissues compared with non-tumors. INXS is an unspliced 1903 nt-long RNA, is transcribed by RNA Polymerase II, 5\'-capped, nuclear enriched and binds Sam68 splicing-modulator. The treatment of tumor cell line 786-O with each of three apoptosis-inducing agents increased endogenous INXS lncRNA, increased BCL-XS / BCL-XL mRNA ratio, and activated caspases 3, 7 and 9. These effects were abrogated in the presence of INXS knockdown. Similarly, ectopic INXS overexpression caused a shift in splicing towards BCL-XS and activation of caspases, increasing the levels of BCL-XS protein and then leading the cells to apoptosis. In a mouse xenograft model, five intra-tumor injections of INXS along 15 days caused a marked regression in tumor volume. INXS is an lncRNA that induces apoptosis, suggesting that INXS is a possible target to be explored in cancer therapies.

O splicing alternativo do pré-mRNA de BCL-X produz duas isoformas de mRNAs com funções antagônicas, a pró-apoptótica BCL-XS e a anti-apoptótica BCL-XL, cujo balanço regula a homeostasia celular. Entretanto, o mecanismo que regula esse processamento ainda é desconhecido. Nesse trabalho, nós identificamos e caracterizamos um longo RNA não codificador de proteínas (lncRNA) nomeado INXS, que é transcrito a partir da fita oposta do locus genômico de BCL-X, sendo menos abundante em linhagens celulares tumorais e tecidos tumorais de pacientes quando comparados com os respectivos pares não tumorais. INXS é um RNA unspliced de 1903 nts, é transcrito pela RNA Polimerase II, possui cap 5\', está enriquecido na fração nuclear das células e se liga à proteína Sam68 do complexo modulador de splicing. O tratamento de células tumorais 786-O com cada um de três agentes indutores de apoptose aumentou a expressão endógena do INXS, levando ao aumento expressivo da proporção entre os mRNAs de BCL-XS / BCL-XL, e ativação das caspases 3, 7 e 9. Estes efeitos foram anulados na presença do knockdown do INXS. Da mesma forma, a superexpressão ectópica do INXS causou uma mudança no splicing favorecendo a isoforma BCL-XS e ativação das caspases, aumentando os níveis da proteína BCL-XS e conduzindo as células à apoptose. Utilizando um modelo in vivo, cinco injeções intra-tumorais do INXS durante 15 dias causaram uma regressão acentuada no volume dos xenotumores. Portanto, INXS é um lncRNA que induz a apoptose, sugerindo que essa molécula seja um possível alvo a ser explorado na terapia contra o câncer. / BCL-X mRNA alternative splicing generates pro-apoptotic BCL-XS or anti-apoptotic BCL-XL, whose balance regulates cell homeostasis. However, the mechanism that regulates the splice shifting is incompletely understood. Here, we identified and characterized a long noncoding RNA (lncRNA) named INXS, transcribed from the opposite genomic strand of BCL-X, that was less abundant in tumor cell lines and patient tumor tissues compared with non-tumors. INXS is an unspliced 1903 nt-long RNA, is transcribed by RNA Polymerase II, 5\'-capped, nuclear enriched and binds Sam68 splicing-modulator. The treatment of tumor cell line 786-O with each of three apoptosis-inducing agents increased endogenous INXS lncRNA, increased BCL-XS / BCL-XL mRNA ratio, and activated caspases 3, 7 and 9. These effects were abrogated in the presence of INXS knockdown. Similarly, ectopic INXS overexpression caused a shift in splicing towards BCL-XS and activation of caspases, increasing the levels of BCL-XS protein and then leading the cells to apoptosis. In a mouse xenograft model, five intra-tumor injections of INXS along 15 days caused a marked regression in tumor volume. INXS is an lncRNA that induces apoptosis, suggesting that INXS is a possible target to be explored in cancer therapies.

Lors de la transcription de gènes, il y a production d'un pré-ARN messager qui subira plusieurs étapes de maturation pour former l'ARN messager (ARNm) pouvant coder pour une protéine. Une de ces étapes est l'épissage qui consiste à exciser des portions (appelés les introns) pour juxtaposer les autres séquences (les exons), formant ainsi l'ARNm.Lors de l'épissage alternatif, un exon peut parfois être excisé menant à la formation d'un autre isoforme d'ARNm, donc possiblement d'une autre protéine, à partir d'un seul gène. Il est maintenant estimé que plus de 97% des pré-ARNm humains multi-exoniques subissent l'épissage alternatif, permettant ainsi une augmentation considérable de la quantité de protéines codées par les 30 000 gènes humains. Certaines des protéines produites par épissage alternatif peuvent avoir des activités très différentes, voire antagonistes. Ceci est souvent le cas dans l'apoptose, soit la mort cellulaire programmée. Le gène bcl-x, par exemple, peut mener à la formation de deux isoformes majoritaires. Lorsque le site d'épissage 5' proximal est utilisé, il y a formation de Bcl-x[indice inférieur L], codant pour une protéine ayant une activité anti-apoptotique, donc favorisant la survie de la cellule. Par contre, lorsque le site d'épissage 5' distal est utilisé, il y a formation d'un ARNm ayant perdu un exon de 189 nucléotides (nt) qui code pour Bcl-x[indice inférieur s], qui favorisera l'apoptose. L'épissage alternatif de ce pré-ARNm, comme les autres, est évidement bien contrôlé par des séquences présentes sur l'ARN, des facteurs protéiques liant ces séquences et des signaux cellulaires régulant l'activité de ceux-ci. Ma thèse consistait à analyser ces trois aspects et mon travail a mené à la découverte de deux protéines liant le pré-ARNm de bcl-x afin de réguler son épissage, ainsi que d'une région nécessaire à la signalisation cellulaire par la protéine kinase C (PKC). Au début, j'ai aidé à l'identification des hnRNP F et H qui lient une région riche en guanidine, nommée B2G, présente dans l'exon alternatif. Ces protéines lient cet élément et ainsi augmenterait la formation de l'isoforme Bcl-x[indice inférieur s]. Ces résultats sont présentés en annexe. Par la suite, j'ai identifié une région contenant deux éléments antagonistes, soit B1AC et B1u, située 10 nt en amont du site Bcl-x[indice inférieur s]. B1AC augmente l'utilisation de ce site, tandis que B1u fait le contraire, par la liaison de hnRNP K. Cette protéine est souvent fortement exprimée dans certains types de cancer, en accord avec son activité d'inhibition de l'isoforme pro-apoptotique. Ceci est présenté dans la première partie de ma thèse. La deuxième section de ma thèse consiste à l'identification d'une grande région nommée SB1 (361 nt) située au début de l'exon 2. De façon basale, cet élément inhibe le site Bcl-x[indice inférieur s]. Cependant, lors du blocage de l'activité de la PKC par la staurosporine, l'inhibition est perdue entrainant ainsi une forte augmentation de cet isoforme. L'inhibition de la PKC dans les lignées cellulaires cancéreuses n'entraîne pas cet effet sur l'épissage de Bcl-x, suggérant que la voie de signalisation de PKC est déréglée ou non-couplée à la régulation du gène apoptotique Bcl-x dans les cancers. L'avancement de la compréhension de l'épissage alternatif de gènes clés impliqués dans certaines maladies, tel que bcl-x dans le cancer, est primordial pour une meilleure compréhension de celles-ci. Cette thèse présente ma participation dans l'étude de la régulation de l'épissage alternatif de bcl-x .

Les protéines du complexe exon-jonction (WC) régulent l'épissage alternatif du transcrit Bc1-x, ainsi que d'autres transcrits reliés au contrôle de l'apoptose et du cycle cellulaire. L'épissage alternatif du transcrit 8c1-x constitue un événement déterminant pour les choix de vie ou de mort cellulaire en réponse aux stimuli internes ou externes. Les décisions d'épissage s'opérant sur BcI-x aboutissent à la production de deux transcrits majeurs, par utilisation de sites d'épissage 5' en compétition définissant l'exon 2. L'isoforme la plus longue, Bc1-x,, possède une activité anti-apopotique, alors que BcI-xs, amputé des 189 derniers nucléotides de cet exon, présente un potentiel pro-apoptotique. La fonction capitale de ces isoformes antagonistes justifie l'étroite régulation conditionnant leur expression. L'objectif premier de ces travaux de thèse a consisté à identifier des régulateurs protéiques de l'épissage alternatif de BcI-x, afin d'étoffer notre compréhension de cette régulation. L'utilisation d'un criblage à l'ARN interférence a mené à l'implication de plusieurs protéines du complexe exon-jonction (EJC) dans la régulation de cet événement d'épissage. Leur déplétion favorise l'épissage vers une production accrue de l'isoforme pro-apoptotique, corrélée à l'enclenchement de la mort cellulaire programmée. A la différence de leur fonction première au sein de l'EJC, les protéines formant le coeur de l'EJC, soit eIF4A3, 1114 et Magoh, ainsi que les composants s'y associant (RNP51, SAP18 et Acinus), influencent les décisions d'épissage prises sur le pré-ARNm BcI-x, indépendamment des fonctions d'export ou d'initiation du nonsense-mediated decay (NMD) communément associées à l'EJC. Une interaction sur le transcrit est d'ailleurs retrouvée pour la majorité de ces protéines, dans des extraits cellulaires totaux ainsi qu'in vitro. L'investigation des mécanismes moléculaires à l'origine de cette régulation révèlent que les éléments cis impliqués sont distincts, la fonction et la liaison des protéines e1F4A3, Y14 et Magoh étant assurée par un élément 82E, situé en aval du site d'épissage xs, alors que la protéine RNPS1 agirait en liant la portion centrale de l'élément SB1, en amont du site d'épissage xs. Par ailleurs, l'analyse en RT-PCR conduite à moyen débit sur des cellules ayant subi une déplétion de ces facteurs de l'EJC met en évidence des altérations de profils d'épissage concernant une dizaine de transcrits dont la fonction est associée au processus apoptotique. Le premier chapitre de cette thèse relate l'ensemble de ces observations et propose que certains facteurs de l'EJC assureraient une fonction régulatrice sur l'épissage de transcrits participant à l'échafaudage de l'apoptose. La deuxième partie de ces travaux relate les perturbations du cycle cellulaire engendrées par la déplétion de l'ARN hélicase eIF4A3, se traduisant notamment par une accumulation de dommage à l'ADN, ainsi que des défauts de formation de fuseau mitotique. L'analyse en RT-PCR du profil d'épissage de 192 transcrits dont l'ontologie est reliée à la progression du cycle cellulaire met en évidence des variations de l'expression des isoformes produites à partir de plusieurs de ces transcrits, incluant en particulier CDC25B, encodant une phosphatase dont l'activité est cruciale durant la transition G2/M. Les altérations de profil d'épissage retrouvées pour I-IDAC3, une histone déacétylase, et FOXM1, un facteur de transcription régulant de nombreux gènes du cycle cellulaire, pourraient expliquer en partie comment des dommages à l'ADN induisent potentiellement un blocage subséquent en mitose, menant à un processus connu sous le terme de catastrophe mitotique. Mes travaux de thèse suggèrent que plusieurs composants de l'EJC incluant particulièrement la protéine eIF4A3 auraient diversifié leur fonction vers la régulation d'événements d'épissage assurant la coordination entre la progression du cycle cellulaire et la survie. De ce fait, une diminution du niveau intracellulaire de ces facteurs enclenche des perturbations aboutissant ultimement à un arrêt de croissance et la mort cellulaire. [symboles non conformes]

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

<p>Apoptosis is a genetically regulated cell death program, which shows distinct morphological characteristics. It takes place during neuronal development and in some neurodegenerative diseases. During apoptosis, the intracellular proteins are degraded by various caspases, cysteine aspartases, which are regulated by pro- and anti-apoptotic signals. This thesis elucidates the role of anti-apoptotic proteins in nerve cell survival and neurodegeneration. Studies have focused on Bcl-2 family members and Inhibitor of Apoptosis Proteins (IAP).</p><p>XIAP and RIAP-2 are IAP proteins, which are expressed by neurons in the central nervous system. Kainic acid, a glutamate receptor agonist that induces seizures, increased XIAP immunoreactivity in rat hippocampus, whereas RIAP-2 expression in the same time decreased in degenerating neurons. Both XIAP and RIAP-2 were absent in dying neurons indicating that these proteins have a protective role in kainic acid induced neurodegeneration.</p><p>NAIP, another IAP family member, was shown to interact with the calcium binding protein Hippocalcin using the yeast two-hybrid system and immunoprecipitation experiments. Hippocalcin-NAIP interaction increased motoneuron survival in caspase-3 independent and dependent manners.</p><p>The anti-apoptotic Bcl-2 proteins, Bcl-2 and Bcl-x, were studied using cultured neurons and human neuronal progenitor cells. In the progenitor cells, Bcl-2 overexpression enhanced cell survival and induced downregulation of Caspase-2 (ICH-1) and caspase-3 (YAMA/CPP32). These results suggest a novel mechanism for the action of Bcl-2.</p><p>Estrogen was shown to inhibit death of cultured dorsal root ganglion neurons (DRG) after nerve growth factor withdrawal. The hormone increased the levels of Bcl-x, which may explain the known neuroprotective function of estrogen.</p>

Apoptosis is a genetically regulated cell death program, which shows distinct morphological characteristics. It takes place during neuronal development and in some neurodegenerative diseases. During apoptosis, the intracellular proteins are degraded by various caspases, cysteine aspartases, which are regulated by pro- and anti-apoptotic signals. This thesis elucidates the role of anti-apoptotic proteins in nerve cell survival and neurodegeneration. Studies have focused on Bcl-2 family members and Inhibitor of Apoptosis Proteins (IAP). XIAP and RIAP-2 are IAP proteins, which are expressed by neurons in the central nervous system. Kainic acid, a glutamate receptor agonist that induces seizures, increased XIAP immunoreactivity in rat hippocampus, whereas RIAP-2 expression in the same time decreased in degenerating neurons. Both XIAP and RIAP-2 were absent in dying neurons indicating that these proteins have a protective role in kainic acid induced neurodegeneration. NAIP, another IAP family member, was shown to interact with the calcium binding protein Hippocalcin using the yeast two-hybrid system and immunoprecipitation experiments. Hippocalcin-NAIP interaction increased motoneuron survival in caspase-3 independent and dependent manners. The anti-apoptotic Bcl-2 proteins, Bcl-2 and Bcl-x, were studied using cultured neurons and human neuronal progenitor cells. In the progenitor cells, Bcl-2 overexpression enhanced cell survival and induced downregulation of Caspase-2 (ICH-1) and caspase-3 (YAMA/CPP32). These results suggest a novel mechanism for the action of Bcl-2. Estrogen was shown to inhibit death of cultured dorsal root ganglion neurons (DRG) after nerve growth factor withdrawal. The hormone increased the levels of Bcl-x, which may explain the known neuroprotective function of estrogen.