T. gondii interfère avec l'activation des voies de signalisation de NF-kB des cellules hôtes. Ainsi, lors de l’infection par T. gondii, 85% des gènes dépendant de NF-kB sont up-régulés. Un autre facteur de transcription dont l’expression est modulée par le parasite est UHRF1 (Ubiquitin-like,containing PHD and RING finger domains, 1). UHRF1, en se fixant sur le promoteur du gène de la cycline b, induit une répression épigénétique de ce dernier conduisant à un arrêt du cycle cellulaire des cellules infectées en phase G2 et à un arrêt de la prolifération parasitaire. L’analyse in silico du promoteur du gène uhrf1 a montré qu’il possédait 9 sites de fixation de NF-kB. Effectivement nous avons démontré que NF-kB interagit avec le promoteur du gène uhrf1 lors d’une infection par T. gondii. L’expression d’UHRF1 serait donc modulée par NF-kB dans les cellules infectées par T. gondii. Or NF-kB a une régulation différentielle en fonction de la nature de la souche infectante. Là encore, nous avons pu observer une régulation différentielle d’UHRF1 selon la nature de la souche infectante, pouvant être dues à la régulation souche dépendante de NF-kB. La détermination du rôle précis de l’activation d’UHRF1 dans les cellules infectées et l’identification du ou des facteurs parasitaires responsables pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes de persistance intracellulaire du parasite et de découvrir de nouveaux points d’impact thérapeutiques. / T.gondii interferes with the activation of NF-kB signaling pathways. Thus, upon infection by T.gondii, 85% of genes NF-kB-dependent are up-regulated. Another transcription factor whose expression is modulated by the parasite is UHRF1 (Ubiquitin-like, Containing PHD and RINGfinger domains, 1). UHRF1, bind to the gene promoter of cyclin b and induces epigenetic repression of this gene leading to cell cycle arrest in G2 phase of infected cells and stop the proliferation in both infected cells and parasite. In silico analysis of the uhrf1 gene promoter has been shown to possess 9 binding sites of NF-kB. Our study showed that NF-kB actually interacts with the promoter of gene uhrf1 during infection with T. gondii. This suggests that the expression of UHRF1 is modulated by NF-kB in T. gondii-infected cells. In addition we observed differential regulation of UHRF1 depending on the nature of the infecting strain. These variations may also be due to already well-known differential regulation of NF-kB by different strains of T.gondii. Determining the precise role of UHRF1 activation in infected cells and the identification of the parasitic factor responsible of this activation would allow to a better understanding of the mechanisms of intracellular persistence of the parasite and allow to unravel new therapeutic trails.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第21028号 / 医科博第89号 / 新制||医科||6(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 斎藤 通紀, 教授 浅野 雅秀, 教授 玉木 敬二 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

La protéine UHRF1 est impliquée dans le maintien et la transmission des modifications épigénétiques. Lors du processus de réplication, elle recrute la méthyltransférase de l’ADN Dnmt1 au niveau des sites CpG hémi-méthylés via son domaine SRA (SET and RING Associated), favorisant la duplication des profils de méthylation. La structure tridimensionnelle du complexe SRA/ADN révèle que la protéine induit un basculement de la méthylcytosine qui permet un ancrage spécifique de la protéine sur les sites hémim éthylés, facilitant le recrutement de la Dnmt1 au niveau de ces positions stratégiques. Dans ce contexte, notre projet vise à comprendre les mécanismes d’interaction du domaine SRA de UHRF1 avec l’ADN hémi-méthylé. Des oligonucléotides doubles brins ont été marqués à la 2-aminopurine, un analogue nucléosidique fluorescent sensible à l’environnement, à différentes positions au voisinage d’un unique site de reconnaissance CpG hémi-méthylé. Les mesures de spectroscopie de fluorescence à l’état stationnaire et résolues en temps de ces duplexes liés au domaine SRA nous ont permis de caractériser de manière site spécifique les changements conformationnels induits par la liaison du domaine SRA. En accord avec la structure tridimensionnelle du complexe SRA/ADN, nos données suggèrent que le domaine SRA est capable de basculer la méthylcytosine tout en préservant la structure des autres bases dans le duplexe. Le domaine SRA semble se lier selon le même mécanisme aux duplexes hémi-méthylés, bi-méthylés et non-méthylés. La protéine UHRF1 jouerait ainsi un rôle de “lecteur“ capable de scanner la séquence d’ADN à la recherche de sites hémi-méthylés. / The UHRF1 protein plays a key role in the maintenance and transmission of epigenetic modifications. Duringthe replication process, it recruits the DNA methyltransferase Dnmt1 to hemi-methylated CpG sites via itsSRA (SET and RING Associated) domain, promoting the duplication of the methylation profiles. Thetridimensional structure of the SRA/DNA complex revealed that the protein induces a base-flipping of themethylcytosine that enables a specific anchoring of the protein to hemi-methylated sites facilitating therecruitment of Dnmt1 to this strategic position. In this context, our project was aimed to further understand themechanism of interaction of the SRA domain with hemi-methylated DNA. To this end, oligonucleotideduplexes were labeled by 2-aminopurine, a fluorescent nucleoside analogue sensitive to environment, atvarious positions close to the single hemi-methylated CpG recognition site. Steady-state and time-resolvedfluorescence spectroscopy measurements of these duplexes bound to the SRA domain enabled us to sitespecificallycharacterize the conformational changes induced by the binding of this domain. In agreement withthe tridimensional structure of the SRA/DNA complex, our data suggest that the SRA domain is able to flip themethylcytosine while preserving the structure of the surrounding bases in the duplex. The SRA domain wasshown to bind with the same mechanism to hemi-methylated, fully-methylated and non-methylated duplexes.Our data suggest the UHRF1 protein plays a role of “reader” that scans the DNA sequence for hemimethylatedsites.

Indiana University-Purdue University (IUPUI) / Most pancreatic cancer patients receiving gemcitabine chemotherapy eventually develop resistance to gemcitabine. To improve survival and prognosis of pancreatic cancer patients, better understanding the mechanisms of gemcitabine resistance and discovery of new therapeutic targets are required. In this study, I investigated the molecular mechanisms of acquired gemcitabine resistance using a stepwise gemcitabine-selected pancreatic cancer cell line in comparison to the parental cell line. I found that 14-3-3σ is up-regulated in the drug resistant cell line due to demethylation in its first exon, and the up-regulation of 14-3-3σ gene expression, in turn, contributes to gemcitabine resistance. Intriguingly, I found that demethylation of the 14-3-3σ gene in gemcitabine resistant cells is reversibly regulated by DNMT1 and UHRF1. Furthermore, I found that 14-3-3σ over-expression causes gemcitabine resistance by inhibiting gemcitabine-induced apoptosis and caspase-8 activation possibly via binding to YAP1. The finding of demethylation of the 14-3-3σ gene in gemcitabine resistant cells led to a hypothesis that other genes may also be changed epigenetically following gemcitabine selection. By RRBS (Reduced Representation Bisulfite Sequencing) analysis, 845 genes were found to have altered methylation. One of these genes, PDGFD, was further investigated and found to have reversible demethylation at its promoter region in the drug resistant cells and contribute to gemcitabine resistance possibly via autocrine activation of the STAT3 signaling pathway. Together, these findings not only provide evidence that 14-3-3σ and PDGFD over-expression contribute to acquired gemcitabine resistance and that reversible epigenetic changes may play an important role in acquired gemcitabine resistance, but also demonstrate that the molecular mechanisms of acquired gemcitabine resistance in pancreatic cancer cells are complex and multifaceted.