Spider dragline silk is a biomaterial with outstanding material properties, possessing high-tensile strength and toughness. In nature, dragline silk serves a central role during spider locomotion and web construction. Today, scientists are racing to elucidate the molecular machinery governing silk extrusion, attempting to translate this knowledge into a mimicry process in the laboratory to create synthetic fibers for a wide range of different applications. During extrusion, it has been established that biochemical and mechanical forces govern spidroin folding, aggregation, and assembly. In black widow spiders, at least 7 different proteins have been identified as constituents of dragline silk fibers. These represent the major ampullate spidroins, MaSp1 and MaSp2, and several low-molecular weight cysteine-rich protein (CRP) family members that include CRP1, CRP2, and CRP4. Molecular modeling studies have predicted that CRPs contain a cystine slipknot motif. To advance scientific knowledge regarding CRP function, we expressed and purified recombinant CRP1 and CRP4 from bacteria and investigated their secondary structure using circular dichroism (CD) under different chemical and physical conditions. We demonstrate by far-UV CD spectroscopy that CRP1 and CRP4 contain similar secondary structural characteristics in solution, displaying substantial amounts of random coil conformation, followed by lower levels of beta sheet, alpha helical and beta-turn structure. Additionally, we show that native structures of CRP1 and CRP4 have high thermal stability and are resistant to conformational changes under acidic pH conditions. Taken together, the chemical and thermal stability of CRP1 and CRP4 are experimentally consistent with biochemical properties of cystine slipknot proteins.

Many cellular and molecular mechanisms are involved in the structural changes (morphogenesis) taking place during embryonic development. Indeed, the cytoskeleton is dynamically modified by intracellular signaling cascades, controlling cell morphogenesis during division or epithelial organization. Signal transduction mechanisms establishes homeostasis during morphogenetic processes. The cell cortex, composed by plasma membrane and underlying cytoskeleton meshwork, is responsible for integrating cell shape changes and organizing structural elements required for intercellular communication. The composition of the cell cortex is thus constantly changing in response to morphogenetic needs. However, the signaling network controlling this cortical plasticity is still unclear. This work has identified a new signaling pathway involved in cell cortex organization. The laboratories of Dr Carréno and Dr Hipfner use Drosophila as a model organism to study cell and tissue morphogenesis. Dr Carréno and Dr Hipfner had previously found that Ste20 Slik kinase was responsible for dMoesin activation by phosphorylation. dMoesin acts as a cross-linker between the cytoskeleton and the plasma membrane. This way, activation of dMoesin by Slik controls cortical stability during mitosis and epithelial integrity in Drosophila. This research project found that dSTRIPAK phosphatase activity promotes cortical localization of Slik in order to activate dMoesin at the plasma membrane. In addition, it showed that dSTRIPAK, as Slik and dMoesin, controls mitotic morphogenesis and epithelial tissue integrity. On top of that, Dr Hipfner has previously shown that Slik induces growth signaling at distance and independently of its catalytic activity. My research has led to the discovery that Slik is located along specialized signaling filopodia, called cytonemes. In addition, our data showed that Slik lengthens cytonemes, while dSTRIPAK is necessary for their biogenesis and signaling function. Slik and dSTRIPAK thus control tissue growth during the embryonic development of Drosophila. We have not determined the molecular mechanisms involved in the formation of cytonemes by dSTRIPAK/Slik yet. Together, our research projects led to the discovery that the dSTRIPAK complex regulates the catalytic and non-catalytic functions of Slik. We have thus identified a new signaling pathway controlling cell and tissue morphogenesis, through the cytoskeleton and intercellular communication. These processes are essential for maintaining homeostasis during embryogenesis. However, alteration of these morphogenetic processes can cause tumorigenesis. Our research might lead to the exploration of new anti-cancer therapeutic avenues. / De nombreux mécanismes moléculaires et cellulaires sont à la base des changements structurels (appelés la morphogenèse) qui ont lieu durant le développement d’un organisme. En effet, le cytosquelette est dynamiquement modifié par des cascades de signalisation intracellulaires contrôlant ainsi la morphogenèse cellulaire durant la division ou l’organisation d’un épithélium. L’homéostasie entre les différents processus morphogénétiques est établie grâce à des échanges de molécules signalisatrices. Le cortex de la cellule, composé de la membrane plasmique et du réseau de protéines du cytosquelette sous-jacent, est responsable d’intégrer les changements de forme cellulaire et d’organiser les éléments structurels requis pour la communication intercellulaire. Donc la composition du cortex cellulaire varie constamment en réponse aux besoins morphogénétiques. Toutefois, les réseaux de signalisation qui contrôlent cette plasticité corticale ne sont pas toujours connus. Ce travail a identifié une nouvelle voie de signalisation impliquée dans l’organisation du cortex cellulaire. Le laboratoire d’accueil (Dr Carréno) ainsi que celui du Dr Hipfner utilisent la drosophile comme organisme modèle pour l’étude fondamentale de la morphogenèse cellulaire et tissulaire. Le Dr Carréno et le Dr Hipfner avaient précédemment découvert que la kinase Ste20 Slik était responsable d’activer la dMoésine par phosphorylation. Celle-ci lie le cytosquelette à la membrane plasmique. L’activation de la dMoésine par Slik contrôle ainsi la stabilité corticale durant la mitose et l'intégrité épithéliale chez la drosophile. Durant mon projet de recherche, nous avons ensuite mis en évidence que le complexe phosphatase-kinase dSTRIPAK promeut la localisation corticale de Slik afin d’activer la dMoésine à la membrane plasmique. Nous avons également révélé que dSTRIPAK contrôle, tout comme Slik et dMoésine, la morphogenèse mitotique et l’intégrité du tissu épithélial. D'autre part, le Dr Hipfner avait précédemment constaté que Slik induisait une signalisation de croissance à distance, de façon indépendante de son activité catalytique. Mes recherches ont amené à découvrir que Slik est localisée le long de filopodes spécialisés dans la signalisation à distance, appelés cytonèmes. En outre, nos résultats révèlent que Slik allonge les cytonèmes, alors que dSTRIPAK est nécessaire à leur biogenèse et fonction de signalisation. Slik et dSTRIPAK contrôlent ainsi la croissance tissulaire au cours du développement embryonnaire de la mouche. Il reste à déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation des cytonèmes par dSTRIPAK/Slik. Au final nos recherches ont mené à la découverte que le complexe dSTRIPAK régule les fonctions catalytiques et non-catalytiques de Slik. Nous avons ainsi identifié une nouvelle voie de signalisation contrôlant la morphogenèse cellulaire et tissulaire, par le biais du cytosquelette et de la communication intercellulaire. Ces processus sont essentiels au maintien de l’homéostasie durant l’embryogenèse. Toutefois, l’altération de ces processus morphogénétiques peut causer la tumorigenèse. Notre travail de recherche participe donc potentiellement à l’exploration de nouvelles stratégies thérapeutiques anti-cancéreuses.

La prolifération cellulaire et la croissance tissulaire sont étroitement contrôlées au cours du développement. Chez la Drosophila melanogaster, ces processus sont régulés en partie par la kinase stérile-20 Slik (SLK et LOK chez les mammifères) et le suppresseur de tumeur Hippo (Hpo, MST1/2 chez les mammifères) dans les cellules épithéliales. La surexpression de la kinase Slik augmente la taille des tissus chez les mouches adultes. Cependant, les mutants slik-/- meurent avant d'avoir terminé leur développement. Lorsqu’elle est surexprimée dans les cellules épithéliales des ailes en voie de développement, cette protéine favorise la prolifération cellulaire. En outre, l'expression de Slik dans une population de cellules conduit à une surprolifération des cellules voisines, même quand elles sont physiquement séparées. Ceci est probablement dû à la sécrétion de facteurs de croissance qui stimulent la prolifération de manière paracrine. En utilisant des méthodes génétiques et transcriptomiques, nous essayons de déterminer les molécules et les mécanismes impliqués. Contrairement à ce qui a été publié, nous avons constaté que Slik ne transmet pas de signal prolifératif en inhibant le suppresseur de tumeur Merlin (Mer, NF2 chez les mammifères), un composant en amont de la voie Hippo. Plutôt, elle favorise la prolifération non-autonome et la croissance des tissus en signalisation par la kinase dRaf (la seule kinase de la famille Raf chez la drosophile). Nous prouvons que dRaf est nécessaire chez les cellules voisines pour conduire la prolifération chez ces cellules. De plus, nous avons utilisé le séquençage du transcriptome pour identifier de nouveaux effecteurs en aval de Slik. Ce qui permettra de mieux comprendre les effets de SLK et LOK chez les humains. / Cell proliferation and tissue growth are tightly controlled during development. In epithelial tissues in Drosophila melanogaster, these processes are regulated in part by the Sterile-20 kinase Slik (SLK and LOK in mammals) and the tumor suppressor Hippo (Hpo, MST1/2 in mammals). Slik overexpression leads to an increase in tissue size in flies, whereas, slik-/- mutants die before completing development. Overexpressing this protein in the developing wing disc epithelium promotes cell proliferation, consistent with the overgrown wing phenotype in the adults. Moreover, expression of Slik in one population of cells leads to an overproliferation of neighboring cells, even when they are physically separated by a central lumen. This can be explained by secretion of paracrine growth factors, stimulating non-autonomous proliferation that is specific to Slik. We used genetic and transcriptomic assays to define the molecules and mechanism involved in Slik-mediated signaling. Contrary to what has been suggested, we found that Slik does not promote proliferation through the tumor suppressor Merlin (Mer, NF2 in mammals), an upstream component of the Hippo pathway, nor through other components of the Hippo pathway. Rather, Slik promotes non-autonomous proliferation and tissue growth signaling through dRaf (the single Raf family kinase orthologue in Drosophila). We found that dRaf is required in the signal receiving cells to stimulate proliferation. We performed RNA-seq to identify novel downstream effectors of Slik. Characterizing the signaling pathway downstream of Slik in Drosophila will shed light on how SLK and LOK function in mammals, and provide insights into their potential involvement during development and in cancer.

Les kinases constituent une famille majeure de protéines qui régulent divers processus par la phosphorylation de leurs substrats, mais aussi par leur activité non- catalytique. Ce rôle indépendant de l’activité kinase a été observé chez quelques protéines dont des membres de la famille Sterile-20. La kinase Ste20 Slik de Drosophila aide au maintien de l’intégrité des tissus épithéliaux en phosphorylant l’ERM Moesin et peut aussi induire une prolifération cellulaire non-autonome indépendamment de son activité catalytique. La méthode de régulation de ces deux rôles était jusqu’ici inconnue. Nous avons identifié 19 sites de phosphorylation chez Slik par spectrométrie de masse. À l’aide de mutants, nous démontrons que les deux fonctions de Slik sont régulées par la phosphorylation d’au moins 2 résidus conservés de son segment d’activation par un mécanisme d’auto- et/ou trans-phosphorylation. Cette étude amène une meilleure compréhension de la régulation de l’intégrité épithéliale et de la croissance, deux processus clés qui sont souvent déréglés dans le cancer et certaines maladies génétiques. / Kinases constitute a major protein family which regulate diverse pathways through the phosphorylation of their substrates, but also through their non-catalytic activity. This kinase-independent role has been observed in a few proteins such as certain members of the Sterile-20 family. The Drosophila Ste20 kinase Slik helps to maintain epithelial integrity by phosphorylating the ERM Moesin and it can also drive non- autonomous cellular proliferation in a kinase-independent fashion. The mechanism of regulation of these two roles was unknown up until now. We have identified 19 phosphorylation sites in Slik by mass spectrometry. Using Slik mutants, we show that its two functions are regulated by the phosphorylation of at least 2 conserved residues of its activation segment by an auto- and/or trans-phosphorylation mechanism. This research brings a better understanding of the regulation of epithelial maintenance and growth, two key processes which are deregulated in cancer and certain genetic diseases.

The work presents a summary of the importance of mining in a specific region of the Ore Mountains and how this led to the emergence of the mining town of Jáchymov.The origins of Jáchymov agglomeration is linked to the family of Slik. The following chapters discusses their family, their asset base and foundation. The main part is devoted to the architektur. The aim of thesis is try to define building and urban development of town Jachymov in 16th century. The work presents translocation and the relocation of settlements from the center of the parish church of All Saints to St. Jáchym. The thesis should notice the time when the two churches arose by looking back at the historical situation in the 16th century Bohemia.

[ES] The study of eukaryotic gene expression is challenging because of the interconnection between all steps. Many factors orchestrate gene expression by influencing several layers of regulation. The Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase (SAGA) complex is a transcriptional coactivator involved in the coupling between transcriptional activation and downstream events, such as transcriptional elongation and mRNA export, by interacting with other elements of the regulatory machinery, such as transcription and export complex 2 (TREX-2). In this thesis, we demonstrate that TREX-2 components influence the activity of the SAGA deubiquitination module (DUBm) and the formation of the SAGA-like (SLIK) complex, a SAGA-related complex that exists in budding yeast, whose function is still unclear. We deepened our understanding of the SAGA and SLIK duality by studying different scenarios in which the two complexes behaved similarly or showed functional differences, such as osmotic stress. We created new Spt7 mutants, in which SLIK formation was triggered or impaired, to determine the differential roles of SAGA and SLIK. Although we observed that some SAGA functions, such as histone deubiquitination, were also performed by SLIK, others were not, such as chromatin recruitment of the Spt7 and Spt8 SAGA subunits and nuclear retention of bulk mRNA under osmotic stress. We also demonstrated that the C-terminal domain of Spt7 interacts with Spt8 outside of the SAGA complex. Additionally, in this thesis we focused on the study of Mip6 protein, an mRNA-binding protein that interacts with the general export factor Mex67 and has been recently reported to participate in the regulation of the heat stress response, in a recent study from our laboratory. Using a multi-omics approach, we characterized the mip6¿ mutant in a heat shock time course experiment (0,20 and 120 min) through the generation of a high-quality multi-omics dataset, which allowed us to deepen the study of Mip6 function under heat shock and adaptation to stress. mip6¿ showed altered levels of some transcripts under stress and non-stress conditions, together with impaired recruitment of the stress-transcription factors Hsf1 and Msn2 to the chromatin and altered occupancy of RNApol II under stress. Consistent hyperactivation of trehalose metabolism genes was observed at the transcriptional level, which was accompanied by the accumulation of trehalose, a key disaccharide in the stress response with a protective function. / [CA] El estudio de la expresión génica en eucariotas es un desafío debido a la interconexión entre todos los pasos. Muchos factores orquestan la expresión genética al influir en varios niveles su regulación. El complejo Spt-Ada-Gcn5 acetiltransferasa (SAGA) es un coactivador transcripcional involucrado en el acoplamiento entre la activación transcripcional y eventos posteriores, como la elongación transcripcional y la exportación de ARNm, al interactuar con otros elementos de la maquinaria de regulación, como el complejo de transcripción y exportación 2 (TREX-2). En esta tesis, demostramos que componentes de TREX-2 influyen en la actividad del módulo de desubiquitinación de SAGA (DUBm) y en la formación del complejo SAGA-like (SLIK), un complejo relacionado con SAGA que existe en la levadura, cuya función aún se desconoce. Profundizamos nuestra comprensión de la dualidad de SAGA y SLIK, mediante el estudio de diferentes escenarios en los que los dos complejos se comportaban de manera similar o mostraban diferencias funcionales, como el estrés osmótico. Creamos nuevos mutantes de Spt7, en los que se favoreció o impidió la formación de SLIK, para determinar las diferencias funcionales entre ambos complejos. Aunque observamos que algunas funciones de SAGA, como la desubiquitinación de histonas, también fueron realizadas por SLIK, otras no, como el reclutamiento a la cromatina de las subunidades de SAGA Spt7 y Spt8 y la retención nuclear del ARNm en estrés osmótico. También demostramos que el dominio C-terminal de Spt7 interacciona con Spt8 fuera del complejo SAGA. Además, en esta tesis nos centramos en el estudio de la proteína Mip6, una proteína de unión a ARNm que interacciona con el factor general de exportación Mex67 y cuya función en la regulación de la respuesta al estrés térmico se ha descrito en un reciente estudio de nuestro laboratorio. Utilizando un enfoque multiómico, caracterizamos el mutante mip6D en un experimento de estrés térmico de 120 minutos mediante la generación de un conjunto de datos de alta calidad, lo que nos permitió profundizar en el estudio de la función de Mip6 en choque térmico y en la adaptación a dicho estrés. mip6D mostró niveles alterados de algunos tránscritos en condiciones de estrés y no estrés, junto con un reclutamiento a la cromatina deficiente de los factores de transcripción Hsf1 y Msn2 y una alteración en la ocupación de la RNA polimerasa II (RNApol II) en estrés térmico. Se observó una hiperactivación constante de los genes del metabolismo de la trehalosa, así como acumulación de trehalosa, un disacárido clave en la respuesta al estrés con una función protectora. / [EN] L'estudi de l'expressió gènica en eucariotes és un desafiament a causa de la interconnexió entre tots els passos. Molts factors orquesten l'expressió genètica en influir en diversos nivells la regulació. El complex Spt-Ada-Gcn5 acetiltransferasa (SAGA) és un coactivador transcripcional involucrat en l'acoblament entre l'activació transcripcional i esdeveniments posteriors, com l'elongació transcripcional i l'exportació d'ARNm, en interactuar amb altres elements de la maquinària de regulació, com ara el complex de transcripció i exportació 2 (TREX-2). En aquesta tesi, demostrem que components de TREX-2 influeixen en l'activitat del mòdul de desubiquitinació de SAGA (DUBm) i en la formació del complex SAGA-like (SLIK), un complex relacionat amb SAGA que existeix al llevat, la funció del qual encara es desconeix. Hem aprofundit la nostra comprensió de la dualitat de SAGA i SLIK, mitjançant l'estudi de diferents escenaris on els dos complexos es comportaven de manera similar o mostraven diferències funcionals, com l'estrès osmòtic. Hem creat nous mutants de Spt7, en què s'afavoreix o s'impedeix la formació de SLIK, per determinar les diferències funcionals entre ambdós complexos. Tot i que observem que algunes funcions de SAGA, com la desubiquitinació d'histones, també foren realitzades per SLIK, d'altres no, com el reclutament a la cromatina de les subunitats de SAGA Spt7 i Spt8, i la retenció nuclear de l'ARNm en estrès osmòtic. També hem demostrat que el domini C-terminal de Spt7 interacciona amb Spt8 fora del complex SAGA. A més, en aquesta tesi ens centrem en l'estudi de la proteïna Mip6, una proteïna d'unió a ARNm que interacciona amb el factor general d'exportació Mex67 i la funció de la qual en la regulació de la resposta a l'estrès tèrmic s'ha descrit en un estudi recent el nostre laboratori. Utilitzant un enfocament multiòmic, hem caracteritzat el mutant mip6D en un experiment d'estrès tèrmic de 120 minuts mitjançant la generació d'un conjunt de dades d'alta qualitat, cosa que ens ha permés aprofundir en l'estudi de la funció de Mip6 en xoc tèrmic i en la adaptació a aquest estrès. mip6D va mostrar nivells alterats d'alguns trànscrits en condicions d'estrès i no estrès, juntament amb un reclutament a la cromatina deficient dels factors de transcripció Hsf1 i Msn2, i una alteració en l'ocupació de l'RNA polimerasa II (RNApol II) en estrés tèrmic . Es va observar una hiperactivació constant dels gens del metabolisme de la trehalosa, així com acumulació de trehalosa, un disacàrid clau en la resposta a l'estrès amb una funció protectora. / This thesis was accomplished thanks to two pre-doctoral fellowships, both given by the Generalitat Valenciana, and a predoctoral contract: Pre-doctoral fellowship associated with the PROMETEO project PROMETEO2016/B/093 – “The Next Systems Biology: development of statistical methods for the biology of multiomic systems"; Pre-doctoral fellowship for research stays outside the Valencian Community BEFPI/2019/035; Pre-doctoral contract associated with the project 20182D179 – “Regulación epigenética de la formación y metabolismo de mRNPs”, given by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades from the Spanish Government. / Nuño Cabanes, MDC. (2024). Study of the Role of SAGA/SLIK Complexes and Mip6 Protein in Gene Expression Regulation in Eukaryotes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207009