La kinase Aurora A est une protéine essentielle au cycle cellulaire et plus particulièrement lors de la mitose. En effet, Aurora A est nécessaire à l'entrée en mitose et joue un rôle dans la maturation des centrosomes. Elle participe à l'assemblage du fuseau mitotique et est nécessaire à la réussite de la cytodiérèse. Elle est également nécessaire à l'égale répartition des mitochondries dans les cellules filles et joue un rôle dans l'épissage alternatif des ARNm de facteurs apoptotiques. Au-delà de ses fonctions mitotiques, plusieurs études récentes indiquent qu'Aurora A présente des fonctions supplémentaires dans les cellules en interphase. Elle est notamment essentielle au désassemblage du cil primaire et joue un rôle dans la dynamique des microtubules et la migration cellulaire. Enfin, une dérégulation de son expression, de sa stabilité et/ou de son activité perturbe le déroulement du cycle cellulaire ce qui conduit à la transformation des cellules et favorise l'apparition de cancers. Ses fonctions normales ainsi que ses fonctions lors de la carcinogenèse sont conduites à travers les nombreux partenaires protéiques qui entrent en interaction avec elle. Ils modulent son activité, sa localisation et sa stabilité. En retour Aurora A phosphoryle un bon nombre d'entre eux régulant ainsi leur activité, localisation et stabilité. Cependant, l'analyse des interactions déjà connues d'Aurora A ne permet pas d'expliquer tous les phénotypes observés lors de sa dérégulation. Afin de mieux comprendre les fonctions d'Aurora A, les mécanismes qui la régulent et mettre en évidence ses multiples rôles au sein de la cellule, j'ai construit puis analysé un interactome d'Aurora A généré à partir d'une méthode de purification d'affinité couplée à la spectrométrie de masse en tandem. J'ai identifié 477 partenaires potentiels dont 180 présentant une forte probabilité d'être des partenaires directs de la kinase. L'analyse bioinformatique approfondie de cet interactome a permis de révéler les partenaires associés à des mécanismes liés à la mitochondrie et l'épissage des ARN messagers mettant en évidence une implication potentielle d'Aurora A dans ces mécanismes. Pour valider cet interactome, j'ai choisi d'étudier plus précisément deux partenaires identifiés dans cette étude : les protéines WDR62 et CEP97. J'ai montré que ces deux partenaires co-localisent avec Aurora A et sont phosphorylés par la kinase. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nombre important de nouveaux partenaires d'Aurora A associés à de nouvelles fonctions. L'étude de ces nouvelles fonctions liées aux mitochondries et à l'épissage des ARN, constitue deux nouveaux projets actuellement menés par des collaborateurs au sein de notre institut. / The kinase Aurora A is an essential mitotic cell cycle protein. Aurora A is necessary for mitotic entry and for the maturation and separation of centrosomes. It participates in mitotic spindle assembly and chromosome biorientation, and it is essential for the completion of cytokinesis. Furthermore, Aurora A activity is necessary for the equal distribution of mitochondria to daughter cells and, through its role in the alternative splicing of mRNA of apoptotic factors, it provides a link between cell cycle control and apoptosis. Beyond its mitotic functions, several recent studies suggest that Aurora A is also important during interphase. Notably, it influences microtubule dynamics, promotes cell migration and polarity control and is essential for primary cilia disassembly. Reflecting the fact that Aurora A is found to be up-regulated in many cancers, deregulation of Aurora A activity can result in an aberrant cell cycle, ultimately leading to malignant transformation of cells. The crucial regulation of Aurora A’s numerous functions is achieved through its interaction with several protein partners, which modulate its activity, localisation and stability. Aurora A in turn phosporylates a number of them, thus regulating their activity, localisation and stability. However, the known interactions of Aurora A cannot explain all the phenotypes that have been described of its deregulation.To better understand the functions of Aurora A, the regulation mechanisms governing it, and to expose its multiple roles in the cell, I have built and analysed an Aurora A interactome using tandem affinity purification coupled with mass spectrometry. This resulted in the identification of 477 potential interacting partners, of which, 180 were determined to have a high probability of interacting directly with the kinase.In-depth bioinformatic analysis of this interactome has revealed the associated partners to be related to mitochondria and mRNA splicing, highlighting the potential involvement of Aurora A in these mechanisms. To validate the interactome, two of the proteins identified in this study, WDR62 and CEP97, were examined in detail. Here I show that these two proteins colocalise with Aurora A, and are phosphorylated by the kinase.WDR62 is implicated in microcephaly and is deregulated in certain cancers. I have shown that Aurora A phosphorylates WDR62 during mitosis, and that this phosphorylation is necessary for its localisation to the centrosomes. CEP97 is a poorly charactarised protein of the primary cilium, abnormalities of which are associated with ciliopathies. I have shown that Aurora A phosphorylates CEP97 in vitro, and that the inhibition of Aurora A activity in vivo perturbs the localisation of CEP97 to cilia and centrosomes.This study has identified a number of new Aurora A-interacting proteins, implicating the kinase with novel functions. These functions, related to mitochondria and mRNA splicing have opened up a new area for further investigation.

L’endostatine est le fragment C-terminal du collagène XVIII libéré dans la matrice extracellulaire par clivage enzymatique. C'est un inhibiteur endogène de l’angiogenèse et de la croissance tumorale. L'endostatine inhibe la prolifération et la migration des cellules endothéliales induite par le Fibroblast Growth Factor-2 ou le Vascular Endothelial Growth Factor et elle inhibe la croissance de 65 types de cellules tumorales. L’endostatine fait actuellement l’objet d’essais cliniques pour le traitement de différents cancers son mécanisme d’action est encore mal connu. Nous avons caractérisé par résonance plasmonique de surface (SPR) les interactions établies par l'endostatine avec les intégrines αvβ3 et α5β1 qui sont surexprimées à la surface des cellules endothéliales activée. Nous avons identifié le site de fixation l'endostatine sur les intégrines, proposé un modèle de structure du complexe formé par l'endostatine et l'intégrine αvβ3 et montré que l'endostatine ne peut pas se lier simultanément aux intégrines et aux chaînes d'héparane sulfate présentes à la surface cellulaire. Pour identifier des partenaires supplémentaires de l'endostatine, nous avons développé des puces à protéines et à glycosaminoglycanes basées sur la SPR et capables de suivre jusqu'à 400 interactions simultanément. Nous avons identifié neuf partenaires de l'endostatine (le dermatane sulfate, la transglutaminase-2, les collagènes I, IV et VI, le peptide amyloïde β1-42, et des protéines matricellulaires dont SPARC et thrombospondine-1). Nous avons montré que l’endostatine se fixe avec une forte affinité (KD ~ 6 nM) sur la transglutaminase-2 et que cette interaction nécessite la présence de calcium mais que l'endostatine n'est pas un substrat donneur d'acyle de l'enzyme. Nous avons montré que le réseau d'interactions de l'endostatine est enrichi en protéines contenant des modules EGF (Epidermal Growth Factor). Cela offre de nouvelles perspectives pour l'identification d'autres partenaires et donc de nouvelles fonctions de l'endostatine. Des protéines contenant des modules EGF comme la fibrilline-1, composant des fibres élastiques, et des protéines de l'immunité innée par exemple sont des partenaires potentiels de l'endostatine / Endostatin is the carboxyl-terminal fragment of collagen XVIII released in the extracellular matrix by proteolytic cleavage. It inhibits angiogenesis and tumor growth. Endostatin inhibits the proliferation and migration of endothelial cells induced by Fibroblast Growth Factor-2 and Vascular Endothelial Growth Factor and it inhibits 65 different tumor types. Endostatin is currently under clinical trials for several tumors. We have used surface plasmon resonance (SPR) binding assays to characterize interactions between endostatin and α5β1 or αvβ3 integrins which are over-expressed at cell surface of actived endothelial cell. We have identified the binding site of endostatin on those integrins, and we have built a molecular modeling of the endostatin/integrin αvβ3 complex. We have shown that endostatin can not bind simultaneously to integrins and to heparan sulfate. In order to identify new partners of endostatin we have developed glycosaminoglycan and protein arrays based on SPR detection. We have found nine new partners of endostatin include glycosaminoglycans (chondroitin and dermatan sulfate), matricellular proteins (thrombospondin-1 and SPARC), collagens (I, IV and VI), the amyloid peptide Aβ(1-42), and transglutaminase-2 (TG-2). We have shown that endostatin binds to transglutaminase-2 with an high affinity (KD ~ 6 nM) in a calcium-dependent manner. Enzymatic assays indicated that, in contrast to other extracellular matrix proteins, endostatin is not a glutaminyl substrate of TG-2, but would rather be an acyl acceptor. The endostatin network comprises a number of extracellular proteins containing EGF domains (Epidermal Growth Factor), and able to bind calcium. Depending on the trigger event, and on the availability of its members in a given tissue at a given time, the endostatin network might be involved either in the control of angiogenesis, and tumor growth, or in neurogenesis and neurodegenerative diseases

L’arrivée des technologies à haut-débit pour mesurer l’expression des gènes a permis l’utilisation de signatures génomiques pour prédire des conditions cliniques ou la survie du patient. Cependant de telles signatures ont des limitations, comme la dépendance au jeu de données d’entrainement et le manque de généralisation. Nous proposons un nouvel algorithme, Integration Transcriptome-Interactome (ITI) (Garcia et al.) pour extraire une signature generalisable prédisant la rechute métastatique dans le cancer du sein par superimposition d’un très large jeu de données d’interaction protèine-protèine sur de multiples jeux de données d’expression des gènes. Cette méthode ré-implemente l’algorithme Chuang et al. , avec la capacité supplémentaire d’extraire une signature génomique à partir de plusieurs jeux de donnés d’expression des gènes simultanément. Une analyse non-supervisée et une analyse supervisée ont été réalisés sur un compendium de jeux de donnés issus de puces à ADN en cancer du sein. Les performances des signatures trouvées par ITI ont été comparé aux performances des signatures préalablement publiées (Wang et al. , Van De Vijver et al. , Sotiriou et al. ). Nos résultats montrent que les signatures ITI sont plus stables et plus généralisables, et sont plus performantes pour classifier un jeu de données indépendant. Nous avons trouvés des sous-réseaux formant des complexes précédement relié à des fonctions biologiques impliquées dans la nétastase et le cancer du sein. Plusieurs gènes directeurs ont été détectés, dont CDK1, NCK1 et PDGFB, certains n’étant pas déjà relié à la rechute métastatique dans le cancer du sein. / High-throughput gene-expression profiling technologies yeild genomic signatures to predict clinical condition or patient outcome. However, such signatures have limitations, such as dependency on training set, and lack of generalization. We propose a novel algorithm, Interactome-Transcriptome Integration (ITI) (Garcia et al.) extract a generalizable signature predicting breast cancer relapse by superimposition of a large-scale protein-protein interaction data over several gene-expression data sets. This method re-implements the Chuang et al. algorithm, with the added capability to extract a genomic signature from several gene expression data sets simultaneously. A non-supervised and a supervised analysis were made with a breast cancer compendium of DNA microarray data sets. Performances of signatures found with ITI were compared with previously published signatures (Wang et al. , Van De Vijver et al. , Sotiriou et al. ). Our results show that ITI’s signatures are more stable and more generalizable, and perfom better when classifying an independant dataset. We found that subnetworks formed complexes functionally linked to biological functions related to metastasis and breast cancer. Several drivers genes were detected, including CDK1, NCK1 and PDGFB, some not previously linked to breast cancer relapse.

L’ADN est une molécule dont l’intégrité est cruciale pour le bon fonctionnement de tous les organismes vivants. Cependant, il est régulièrement soumis à différents stress provenant de sources endogènes ou exogènes, et qui sont capables de générer dans sa structure des dommages de nature variée. Chaque dommage peut être reconnu par une panoplie de protéines, parmi lesquelles nous pouvons retrouver les protéines de réparation, les inhibiteurs de réparation, les facteurs de transcriptions ou encore les protéines de remodelage chromatinien. Ces protéines constituent l’interactome d’une lésion donnée.Les cyclonucléosides sont des dommages complexes de l’ADN qui ont pour particularité d’impliquer à la fois la base et le résidu de sucre, entre lesquels une liaison covalente supplémentaire est créée. La présence de cette liaison a pour conséquence de déformer la double hélice de l’ADN. Ainsi, ces lésions ne sont pas prises en charge par le système de réparation par excision de bases, comme la plupart des dommages d’oxydation, mais elles seraient plutôt reconnues par le système de réparation par excision de nucléotides, ce dernier prenant en charge les lésions volumineuses.L’objectif de cette thèse est d’étudier l’interactome des cyclonucléosides en utilisant différents modèles biologiques : eucaryotes, bactéries ou archées. En utilisant une technique de piégeage de protéines sur des sondes comportant ces lésions, nous avons effectué un screening des interactions entre les cyclonucléosides et des protéines issues d’extraits protéiques HeLa. Nous avons ainsi identifié l’influence négative des cyclonucléosides sur la reconnaissance de sa séquence cible par un facteur de transcription DREF, ainsi que sur les interactions de PARP1 avec l’ADN. Ces résultats ont été confirmés par l’usage des techniques complémentaires.Nous avons également analysé les interactions entre la glycosylase bactérienne Fpg et les cyclonucléosides : cette enzyme possède une affinité pour ces lésions, sans pourtant exercer d’activité d’excision. Cette affinité est inférieure à l’affinité de la Fpg pour les sites abasiques mais reste supérieure à son affinité pour l’ADN non-endommagé. Le rôle que pourraient jouer les cyclonucléosides dans l’ADN est alors discuté suite aux résultats obtenus.Enfin, une archée radiorésistante Thermococcus gammatolerans a été étudiée. Dans un premier temps, la formation des lésions d’oxydation simples et complexes à forte dose d’irradiation (2500 et 5000 Gy) a été évaluée. La 8-oxo-désoxyguanosine, exemple des lésions simples d’oxydation, est formée en grande quantité suite à une forte dose d’irradiation, et rapidement réparée dans les cellules remises dans des conditions optimales de culture. Les cyclonucléosides, quant à eux, ne sont pas détectés même à de très fortes doses d’irradiation, ce qui soulève des questions sur la formation de ces dommages. Ensuite, deux nouvelles glycosylases isolées de Thermococcus gammatolerans ont été étudiées : leur mécanisme d’action ainsi que leur spécificité vis-à-vis des substrats ont été élucidés.Les travaux effectués au cours de cette thèse ont contribué à la meilleure compréhension des interactions entre les cyclonucléosides et les protéines interagissant avec eux. Le développement des techniques de piégeage des protéines sur les sondes lésées, qui a constitué une partie importante des travaux, pourra également servir à étudier l’interactome d’autres lésions complexes de l’ADN. / DNA is a molecule, which integrity is crucial for correct functioning of all the living organisms. However, it is regularly submitted to different stresses coming from endogenous or exogenous sources, which are able to generate various damages in its structure. Each damage may be recognized by multiple proteins, among which one can find repair proteins, inhibitors of DNA repair, transcription factors or proteins of chromatin remodelling. All these proteins constitute the interactome of a given DNA lesion.Cyclonucleosides are complex damages of DNA, which imply the base and the sugar residue at the same time, since an additional covalent bond is generated between these two. The consequence of the presence of this bond is the deformation of the double helix. For this reason, cyclonucleosides are not recognized by the base excision repair system, as the majority of the oxidative lesions are, but rather by the nucleotide excision repair system, which takes in charge bulky lesions.The objective of this thesis is to study the interactome of the cyclonucleosides, by using different biological models: eucaryotes, bacteries and archaea. By using the technique that enables trapping of proteins on the probes holding these lesions, we realised a screening of interactions between cyclonucleosides and proteins issued from the HeLa extracts. We identified the negative influence of cyclonucleosides on the recognition of its target sequence by the transcription factor DREF, as well as on the PARP1 interactions with DNA. These results were then confirmed by complementary techniques.We have also analysed the interactions between the bacterial glycosylase Fpg and cyclonucleosides: this enzyme possesses an affinity for these lesions, without however exerting an excision activity. This affinity is lower than the Fpg affinity for abasic sites, but it is higher than its affinity for non-damaged DNA. The role that could play cyclonucleosides in DNA is discussed following these results.Finally, a radioresistant archaea Thermococcus gammatolerans was studied. First, the formation of simple and complex oxidative lesions at the high radiation doses (2500 and 5000 Gy) was evaluated. 8-oxo-deoxyguanosine, which is an example of simple oxidative lesions, is formed in great quantity at high irradiation dose, and is rapidly repaired once the cells are put in their optimal culture conditions. As for cyclonucleosides, they are not detected even at very high doses of radiation, which raises questions concerning the formation of these damages. Next, two new glycosylases isolated from Thermococcus gammatolerans were studied: their mechanism of action, as well as their specificity against the substrates, were elucidated.The work accomplished during this thesis contributed to the better understanding of the interactions between cyclonucleosides and the proteins that interact with them. Also, the development of the protein trapping techniques on the damaged probes, which constituted an important part of this work, can be applied to study the interactome of other complex DNA lesions.

RNA-bindende Proteine sind zentrale Regulatoren der Genexpression, aber ihre Funktionen bei der Koordinierung von Zellschicksalsentscheidungen sind unzureichend verstanden. In dieser Studie haben wir RNA interactome capture angewandt, um die globalen Dynamiken des RNA-gebundenen Proteoms während der Auflösung der Pluripotenz und neuronaler Differenzierung zu bestimmen. Wir haben entdeckt, dass 30-40% der RNA-bindenden Proteine sehr dynamisch während der Zellschicksalentscheidungen sind, die Abundanzdynamiken dieser Proteine aber nicht hauptursächlich dafür zu sein scheinen. Basierend auf unseren Daten haben wir ZAP (ZC3HAV1) als einen Faktor identifiziert, der mit Pluripotenz assoziiert ist. Um die Rolle von ZAP in der Stammzellbiologie zu analysieren, haben wir PAR-CLIP, SLAMseq und einen Differenzierungsassay angewandt. Unsere Daten haben gezeigt, dass ZAP mehr als 2,000 mRNA-Transkripte innerhalb des murinen Stammzelltranskriptoms in Abhängigkeit von CG-Dinukleotiden bindet. Zieltranskripte sind angereichert mit Genfunktionen in Zell-Zell-Interaktionen, Gewebemorphogenese und Pluripotenzregulation und werden in Abwesenheit von ZAP stabilisiert. Auβerdem haben wir herausgefunden, dass Depletion von ZAP zu flacherer und breiterer Koloniemorphologie von Stammzellen bei gleichzeitiger Fehlexpression von hunderten von Genen inklusive Lineage-Faktoren führt. Desweiteren führt Abwesenheit von ZAP zu erhöhter Geschwindigkeit bei der Auflösung der Pluripotenz. Zusammengefasst stellen wir die These auf, dass ZAP ein multi-modaler Regulator der Pluripotenz ist. ZAP agiert als positiver Regulator während Aufrechterhaltung der Pluripotenz, während es am Anfang der Pluripotenzauflösung pluripotenz-fördernde Faktoren herunterreguliert. Schlussendlich demonstriert diese Studie, wie die Erforschung von Dynamiken des RNA-gebundenen Proteoms während Zellschicksalsentscheidungen neue Wege öffnet, um die Funktion von RNA-bindenden Proteinen im entwicklungsbiologischen Kontext zu analysieren. / RNA-binding proteins are key regulators of gene expression, but their functions in coordinating cell fate transitions are poorly understood. In this study, we applied RNA interactome capture to determine the global dynamics of the RNA-bound proteome during dissolution of pluripotency and neuronal differentiation. We discovered that 30-40% of RNA-binding proteins are highly dynamic during cell fate transitions and that these dynamics do not appear to be predominantly governed by alterations in their abundance. Based on our data, we identified ZAP (ZC3HAV1) as a factor highly associated with pluripotency. In order to dissect the role of ZAP in mESC biology, we applied a variety of approaches including PAR-CLIP, SLAMseq and pluripotency exit reporter assays. We found that ZAP binds more than 2,000 mRNAs in the mESC transcriptome in a CG dinucleotide-dependent manner. Targets are enriched for transcripts encoding cell-cell adhesion, tissue morphogenesis and pro-pluripotency regulators and stabilized in absence of ZAP. Furthermore, we found that ZAP depletion leads to flattened and spreading stem cell colony morphology, concomitant misexpression of hundreds of transcripts including lineage factors and accelerated early dissolution of pluripotency. In conclusion, we propose that ZAP is a multi-modal stem cell RNA-binding protein acting as a positive regulator in maintenance of pluripotency while aiding downregulation of pro-pluripotent factors at the onset of differentiation. Ultimately, this study demonstrates how exploration of RNA-bound proteome dynamics during cell fate transitions can open paths to dissecting functions of RNA-binding proteins in a developmental context.

Background: In the management of metastatic colorectal cancer (mCRC), KRAS, NRAS and BRAF mutational status individualizes therapeutic options and identify a cohort of patients (pts) with an aggressive clinical course. We hypothesized that relapsed and refractory mCRC pts develop unique mutational signatures that may guide therapy, predict for a response and highlight key signaling pathways important for clinical decision making. Methods: Relapsed and refractory mCRC pts (N=32) were molecularly profiled utilizing commercially available next generation sequencing (NGS) platforms. Web-based bioinformatics tools (Reactome/Enrichr) were utilized to elucidate mutational profile linked pathways-networks that have the potential to guide therapy. Results: Pts had progressed on fluoropyrimidines, oxaliplatin, irinotecan, bevacizumab, cetuximab and/or panitumumab. Most common histology was adenocarcinoma (colon N=29; rectal N=3). Of the mutations TP53 was the most common, followed by APC, KRAS, PIK3CA, BRAF, SMAD4, SPTA1, FAT1, PDGFRA, ATM, ROS1, ALK, CDKN2A, FBXW7, TGFBR2, NOTCH1 and HER3. Pts had on average had >= 5 unique mutations. The most frequent activated signaling pathways were: HER2, fibroblast growth factor receptor (FGFR), p38 through BRAF-MEK cascade via RIT and RIN, ARMS-mediated activation of MAPK cascade, and VEGFR2. Conclusions: Dominant driver oncogene mutations do not always equate to oncogenic dependence, hence understanding pathogenic ` interactome(s)' in individual pts is key to both clinically relevant targets and in choosing the next best therapy. Mutational signatures derived from corresponding ` pathway-networks' represent a meaningful tool to (I) evaluate functional investigation in the laboratory; (II) predict response to drug therapy; and (III) guide rational drug combinations in relapsed and refractory mCRC pts.

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Human DDI2 protein is a dimeric aspartic protease that has been recently found to play an important role in DNA damage repair and transcriptional regulation of the proteasome expression. Current insights into the mechanistic details of both functions are still quite limited. We have previously identified the human RAD23B protein to interact with the DDI2 protein. RAD23B also functions in DNA damage repair as part of the XPC complex that stimulates the nucleotide excision repair activity. Moreover, RAD23B participates as an adaptor protein in the process of protein degradation. Therefore, the interaction of DDI2 and RAD23B might have important implications for both known functions of DDI2. This work describes the DDI2 and RAD23B interaction on the structural level. Recombinant protein variants of both DDI2 and RAD23B proteins were prepared and the interaction was mapped by the affinity pull-down assay. Protein NMR titrations were further used to explore the interaction. Key words: ubiquitin-proteasome system, DNA damage repair, proteasome expression regulation, aspartyl protease, DDI2, NMR

Differential gene expression is an essential component of the programs that give rise to specific cellular fates and functions. This differential regulation occurs primarily at the transcriptional level and is controlled by complex regulatory networks governed by the action of transcription factors at specific DNA regulatory elements. Transcription factors rarely act alone, often functioning through combinatorial interactions with other transcription factors, co-factors and chromatin-remodeling proteins. Defining these protein-protein interactions is an essential component to understanding transcription factor function and consequently, the cell as an integrated network.

Spores are single-celled dispersal units surrounded by a wall of the highly resistant biopolymer sporopollenin. All land plants produce spores. Spore development is described in Physcomitrella patens, a moss with single-celled spores, and Dendroceros, a hornwort with multicellular spores. Correlated light, fluorescence and immuno-electron microscopy localizes callose in the aperture of developing spores in the model moss Physcomitrella. Twelve copies of callose synthase genes were annotated bioinformatically and compared with Arabidopsis callose synthase genes. This study identifies a suspect gene involved in moss spore exine development. Unicellular spores of Dendroceros following meiosis remain in tetrads, fill the intercapsular space, and are surrounded by a convoluted, homogeneous electron-opaque outer wall and narrow fibrillar inner wall. No precise pattern of cell division leads to multicellular spores of variable shape and cell number. Evolution of precocious endospory in epiphytic hornworts is a means to protect nascent spores while it develops biochemical and structural machinary to withstand drying. To advance knowledge of genetic control of spore wall development, the sequenced genome of Physcomitrella is probed using a bioinformatic approach to decipher the evolution of five selected genes putatively involved in spore wall formation. Those encoding for callose synthase provide the most complete results. Callose involvement in spore development is a plesiomorphic feature of land plants. Phylogenomic analysis of callose synthases in land plants with sequenced genomes revealed a single moss callose synthase basal in a clade containing the only Arabidopsis callose synthase implicated in exine development of pollen walls as well as two clades of moss specific callose synthase proteins. A predicted protein-protein interactome was constructed to investigate the protein landscape in Physcomitrella for proteins involved in sporogenesis. Orthologous genes were identified between Physcomitrellaand several other species to map orthologous interactions and predict the first bryophyte interactome. The Physcomitrella predicted protein-protein interactome contains 41,936 unique interactions for 4062 different proteins, none of which are associated with sporogenesis. Rather the most conserved interactions among proteins were those associated with metabolic processes. The utility of predicted protein interactions to infer biological roles, providing provisional molecular roadmaps is demonstrated to generate hypotheses for experimental approaches.