Les exosomes sont des vésicules membranaires de 30 à 100 nm de diamètre, formées dans les endosomes multivésiculaires et sécrétées par la plupart des cellules. Les propriétés biophysiques et biochimiques des exosomes ainsi que les mécanismes permettant leur biogénèse et sécrétion ont fait l’objet de nombreuses études. Cependant, ces derniers sont encore méconnus, limitant l'analyse des fonctions des exosomes in vivo. Au moins deux mécanismes ont été proposés pour la biogénèse des exosomes : un mécanisme nécessiterait l’action de protéines impliquées dans le tri endosomal, les ESCRT (« endosomalsorting complex required for transport »). Un autre mécanisme serait indépendant de leur fonction. La sécrétion des exosomes, une fois générés dans les endosomes, requiert la petite GTPase, Rab27a, comme montré dans un modèle cellulaire humain. Mes travaux de thèse ont porté sur l’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans la biogénèse et la sécrétion des exosomes. Une première étude visant à analyser la fonction de Rab27a dans des cellules murines, m’a permis de mettre en évidence l’existence de différentes populations d’exosomes, dont la sécrétion dépend ou non de Rab27a. Une deuxième étude a eu pour objectif d’analyser l’implication des ESCRT dans la biogénèse des exosomes dans des cellules HeLa CIITA. Le criblage d’une librairie d’ARN d’interférence dirigés contre les différentes protéines ESCRT, a permis l’identification de 7 molécules potentiellement impliquées dans cette voie : HRS, STAM1, TSG101, leur inactivation induisant la diminution de la sécrétion des exosomes. L’inactivation de CHMP4C, VPS4B,VTA1 et ALIX, au contraire, l’augmente. L’inhibition de l’expression de ces candidats suivie de l’analyse des exosomes sécrétés a démontré l’hétérogénéité des vésicules sécrétées, et une modification de leur taille et de leur composition protéique par rapport aux cellules contrôle. Plus particulièrement, l’inactivation d’ALIX induit une augmentation de lasécrétion d‘exosomes de plus grande taille, et l’enrichissement sélectif en molécules de CMH de classe II. En accord, j’ai montré que les cellules inactivées pour ALIX, aussi bien des cellules HeLa que des cellules dendritiques humaines ont une plus forte expression de CMH de classe II à la surface et dans des compartiments intracellulaires. Ces résultats suggèrent l’implication de certains membres de la famille ESCRT dans la voie de biogenèse et sécrétion des exosomes, ainsi qu’un rôle potentiel d’Alix dans le trafic des molécules CMH de classe II, et dans la modulation de la composition protéique des exosomes. / Exosomes are small membrane vesicles with sizes ranging from 30 to 100 nm in diameter, which are formed in multivesicular endosomes and secreted by most cell types. Numerous studies have focused on the biophysical and biochemical properties of exosomes, as well as the mechanisms of biogenesis and secretion of these vesicles. However, these aspects are not fully understood, which limits the analysis of the functions of exosomes in vivo. At least two mechanisms have been proposed for the biogenesis of exosomes : one would rely on the function of proteins involved in endosomal sorting, the ESCRT family (for “endosomal sorting complex required for transport”). Another mechanism would be independent of their activity. Once exosomes are formed in endosomes, their secretion requires the small GTPase RAB27A, as shown in a human cell line. The objective of my PhD project was to gain insights into the molecular mechanisms that drive exosome biogenesis and secretion. A first study performed to analyze the function of Rab27a in murine cells allowed me to show the existence of different populations of exosomes, dependent or not on Rab27a for their secretion. A second study was aimed at analyzing the involvement of ESCRT proteins in exosome biogenesis in HeLa-CIITA cells. Seven molecules potentially involved in this process were identified on the basis of the screening of an RNA interference library directed against the different ESCRT proteins: the inactivation of HRS, STAM1 and TSG101 induced a decrease in exosome secretion, whereas the down regulation of CHMP4C, VPS4B, VTA1 and ALIX increased it. Gene expression of the different candidate proteins was inhibited and exosomes secreted by these cells were analyzed: we showed the heterogeneity of the secreted vesicles, as well as an alteration of their size and protein composition, as compared to control cells. In particular, the inactivation of ALIX induced an increase in the secretion of larger vesicles, and the selective enrichment of these vesicles in MHC class II molecules. Accordingly, I showed that both HeLa-CIITA and human primary dendritic cells inactivated for ALIX possess a higher expression of MHC class II molecules at the cell surface and in intracellular compartments. These results suggest that some members of the ESCRT family are involved in the exosome biogenesis and secretion pathway, and propose a potential role of ALIX in the trafficking of MHC class II molecules and in the modulation of the protein composition of exosomes.

Le ribosome est responsable de la traduction des ARNm en protéines. Au sein du ribosome, les ARNr jouent un rôle central dans la traduction, et leurs modifications post-transcriptionnelles moduleraient l'activité traductionnelle du ribosome, impactant ainsi sur l'expression génique. Les ARNr humains contiennent 106 2'-O-méthylations, ajoutées par la fibrillarine (FBL). FBL fonctionne au sein d'un complexe snoRNP contenant les protéines Nop56, Nop58, 15.5kDa et un petit ARN nucléolaire (snoARN) à boîte C/D. La régulation de l'activité de la FBL et du complexe snoRNP à boîte C/D ne sont pas connus. Ce travail a exploité des données structurales de FBL et du complexe de méthylation pour construire un modèle permettant d'explorer les relations ses structure-fonction. L'impact de l'acétylation de FBL a également été exploré. Le 5-fluorouracile (5-FU) est un analogue de l'uracile, dont la cytotoxicité dépend de son altération du métabolisme des ARNr. Le 5-FU inhibe la maturation des ARNr et altère la localisation de plusieurs facteurs nucléolaires, dont FBL. Ce travail montre que le 5-FU induit une nouvelle acétylation de FBL en position K292. De plus, le 5-FU réduit l'association de FBL avec les membres protéiques du complexe de méthylation, et induit une baisse globale de ses interactions. De plus, ce travail propose un rôle nouveau de la déacétylase SIRT7 et de l'acétyltransférase CBP sur le complexe de méthylation. Ces enzymes semblent aussi participer aux dérégulations du complexe de méthylation induites par le 5-FU. L'ensemble de ces résultats supportent l'implication des modifications post-traductionnelles dans la régulation du complexe de méthylation des ARNr / The ribosome is responsible for the translation of mRNA into proteins. Within the ribosome, rRNAs play a crucial role in translation, and their post-transcriptional modifications regulate the ribosome’s translational activity and impact on gene expression. The human ribosome contains 106 2’-O-methylations added by fibrillarin (FBL). FBL functions through a box C/D snoRNP complex consisting of Nop56, Nop58 and 15.5kDa along with a box C/D small nucleolar RNA (snoRNA). The regulation of FBL ad the C/D box snoRNP complexe are unknown. This work exploitated strtuctural data on FBL and the methylation complex to build a model allowing the extrapolation of structure-function relationships. The impact of FBL acetylation was also investigated. 5-FU is a uracile analog, and its cytotoxicity depends mostly on its alteration of RNA metabolism. As such, 5-FU inhibits rRNA maturation and alters the localization of nucleolar factors such as FBL. 5-FU induced a novel FBL acetylation at position K292, decreased FBL interaction with the methylation complex proteins, and induced a large scale inhibition of its interactions. This discovered a new role of the deacetylase and the acetyltransferase CBP on snoRNP integrity. Moreover, this work suggests that these enzyme participate in the 5-FU-induced alteration of snoRNP. s. This work supports the involvement of post-translational modifications in the regulation of the rRNA C/D box snoRNP 2’-O-methylation complex

Les ribosomes sont des complexes nucléoproétiques responsables de la traduction. Chez les eucaryotes, la biogenèse du ribosome est un processus complexe très régulé qui fait intervenir un nombre important de facteurs d’assemblages (~200). La construction d’un ribosome est initiée dans le nucléole puis continue dans le nucléoplasme et se termine dans le cytoplasme. La maturation cytoplasmique de la petite sous-unité ribosomale implique la dissociation séquentielle des facteurs d’assemblage tardifs et la maturation finale de l’ARNr 18S. Ce processus est catalysé par l’endonucléase Nob1 qui assure la coupure de l’extrémité 3’ du précurseur de l’ARNr 18S (pré-18S) aboutissant à sa forme mature. Ce mécanisme est coordonné par la protéine Pno1 qui est le partenaire de Nob1. Des informations détaillées sur l’architecture des particules pré-ribosomiques nous ont permis de mieux comprendre les différents intermédiaires de la biogenèse. Cependant, certains aspects fonctionnels comme la conformation adoptée par Nob1 pour assurer la coupure du site D du pre-18S reste encore flou. L’objectif de mon travail a été de mieux comprendre les aspects très tardifs de la maturation cytoplasmique du ribosome. Pour ce faire, nous avons redéfini l’organisation modulaire de l’endonucléase Nob1 chez les eucaryotes pour ensuite étudier son mode d’interaction avec son partenaire Pno1. Des tests fonctionnels in vitro ont été effectués pour étudier le rôle de Pno1 dans la régulation de la coupure par Nob1.Nos résultats nous ont permis de montrer que le domaine catalytique de Nob1 adopte une conformation atypique. En effet le domaine PIN est composé de deux fragments (res 1-104 and 230-255) séparé par une boucle interne qui est importante pour la reconnaissance avec son partenaire Pno1. Nos études nous ont également montré que Pno1 inhibe l’activité de Nob1 probablement en reconnaissant directement l’ARNr substrat, masquant ainsi le site de coupure de l’endonucléase. Ces résultats sont complémentaires et cohérents avec les données structurales de cryo-EM de la particule pré-40S humaine récemment publiées. En effet, Nob1 est dans une conformation incapable de couper le pré-ARNr puisque son domaine catalytique se retrouve à une distance d’environ 30Å de son ARN substrat. Ce phénomène implique donc des changements de conformations ou encore la nécessité de protéine accessoire pour déplacer certains facteurs. La protéine Cinap est impliqué dans la maturation de l’ARNr 18S. Nos études d’interaction avec les protéines localisées au niveau de la plateforme (à savoir RPS14, RPS26, le complexe Nob1/Pno1) ont permis de montrer que Cinap pouvait former un complexe tripartite avec l’endonucléase Nob1 et son partenaire Pno1. De plus, Cinap est capable de reconnaitre RPS26 dans un complexe RPS14-dépendant. Il est important de noter que RPS26 est un composant de la petite sous-unité qui remplace Pno1 dans le ribosome mature. De ce fait le recrutement de RPS26 au sein du pré-ribosome nécessite la dissociation de Pno1 et cet échange serait assurée par Cinap. Sur la base des travaux effectués, nous pouvons proposer un modèle de maturation où la formation du complexe Cinap/Pno1 induirait un changement de conformation permettant à Nob1 de reconnaitre son substrat et donc de catalyser la coupure du site D qui aboutit à la maturation de l’ARNr 18S et donc à la production de la sous-unité 40S mature. / Ribosomes are translational machineries universally responsible of protein synthesis. In eukaryote, ribosome assembly is a complex and highly regulated process that requires coordinated action of more than 200 biogenesis factors. Ribosome assembly is initiated in the nucleolus, continues in the nucleoplasm and terminates in the cytoplasm. The cytoplasmic maturation events of the small ribosomal subunit are associated with sequential release of the late assembly factors and concomitant maturation of the pre-rRNA. During final maturation of the small subunit, the pre-18S rRNA is cleaved off by the endonuclease Nob1, which activity is coordinated by its binding partner Pno1. Detailed information on pre-ribosomal particle architectures have been provided by structural snapshots of maturation events. However, key functional aspects such as the architecture required for pre-rRNA cleavage have remained elusive. In order to better understand these late steps of cytoplasmic pre-40S maturation, we first redefine the domain organization of Nob1, then study its binding mode with Pno1 using different tools such as sequence analysis, structure prediction and biochemical experiments and, we then performed functional assay to elucidate the role played by Pno1 during the pre-18S rRNA maturation.Our results have shown that eukaryotic Nob1 adopts an atypical PIN domain conformation: two fragments (res 1-104 and 230-255) separated by an internal loop, which is essential for Pno1 recognition. We also found out that Pno1 inhibits Nob1 activity likely by masking the cleavage site. Our findings further support the recently published cryo-EM structure of the pre-40S, where Nob1 displays an inactive conformation. Moreover, 18S rRNA 3’-end cleavage has to happen and this implies structural rearrangement or requirement of some accessory proteins such as Cinap, an atypical kinase involved in pre-18S processing. Studying the interplay between proteins localized in the pre-40S platform (RPS14, RPS26, Nob1/Pno1 complex) has shown that Cinap is able to form a trimeric complex with Nob1 and its binding partner Pno1. Furthermore, Cinap can recognize RPS26 in a RPS14-dependent manner, which had already been studied with its yeast counterpart. It is important to note that RPS26 is the ribosomal protein replacing Pno1 in the mature ribosome. Our finding clearly suggests a mechanism where RPS26 recruitment to the ribosome requires Pno1 dissociation. This exchange would be carried out by Cinap. Therefore, we can suggest a simplified model as follow: upon binding with Pno1, the newly formed complex (Cinap/Pno1) will trigger a conformational change, which will allow the endonuclease Nob1 to reach its substrate (D-site) and perform its cleavage resulting in mature 18 rRNA generation.

Disorders of ATP synthase, the key enzyme of mitochondrial energy provision belong to the most severe metabolic diseases presenting mostly as early-onset mitochondrial encephalo-cardio-myopathies. Mutations in four nuclear genes can result in isolated deficiency of ATP synthase, all sharing a similar biochemical phenotype - pronounced decrease in the content of fully assembled and functional ATP synthase complex. The thesis summarises studies on two distinct causes of ATP synthase deficiency. First is TMEM70 protein, a novel ancillary factor of ATP synthase, which represents most frequent determinant of severe inborn deficiency of ATP synthase. TMEM70 is a 21 kDa protein of the inner mitochondrial membrane, facilitating the biogenesis of mitochondrial ATP synthase, possibly through TMEM70 protein region exposed to the mitochondrial matrix, but the proper regulatory mechanism remains to be elucidated. In TMEM70-lacking patient fibroblasts the low content of ATP synthase induces compensatory adaptive upregulation of mitochondrial respiratory chain complexes III and IV, interestingly by a posttranscriptional mechanisms. The second type of ATP synthase deficiency studied was mtDNA m.9205delTA mutation affecting maturation of MT-ATP8/MT-ATP6/MT-CO3 mRNA and thus biosynthesis of Atp6 (subunit a) and Cox3...

La sénescence est considérée comme un mécanisme de suppression tumorale puisque les cellules potentiellement dangereuses, activent leurs protéines de sauvegarde pour arrêter leur prolifération. Les protéines de sauvegarde telles que RB et p53 sont activées suite à différents stress comme des dommages à l’ADN, le raccourcissement des télomères ou l’induction oncogénique. Les cellules sénescentes restent métaboliquement actives, subissent des modifications dans leur expression génique, et sécrètent des cytokines et des chimiokines qui ont des effets paracrines pro-oncogéniques, mais peuvent également contribuer à la stabilité de l’arrêt du cycle cellulaire dans la sénescence de façon autocrine. Une des particularités du phénotype sénescent est la dégradation sélective des protéines dépendante de l’ubiquitination et du protéasome. Parmi les cibles de dégradation se trouvent des protéines impliquées dans la biogenèse du ribosome, ainsi que celles d’autres voies cellulaires requises pour la croissance de cellules cancéreuses. Ceci est lié à un stress nucléolaire qui affecte la biogenèse du ribosome, menant à l’accumulation, dans le nucléoplasme ou le nucléole, de protéines ribosomiques. Ce comportement suggère que les ribosomes des cellules sénescentes seraient structurellement différents. Par conséquent, ceci pourrait entrainer des effets sur leurs capacités à réguler l’initiation, l’élongation et/ou la terminaison de la traduction des ARN messagers (ARNm). Par ailleurs, la déplétion de certaines protéines impliquées dans la ribogenèse, ainsi que la surexpression de protéines ribosomiques telles que RPS14/uS11 amènent à la sénescence. Malgré le stress nucléolaire et les défauts de ribogenèse associés à la sénescence, les cellules sénescentes présentent des niveaux de translecture du codon d’arrêt très diminué, suggérant l’existence de défauts de production de protéines allongées en C-terminal. Nous émettons l’hypothèse que les défauts de la ribogenèse affecteraient la fonction des protéines ribosomiques et des ribosomes. Cette perturbation aurait un impact sur le rôle de suppresseur tumoral de la sénescence. Le premier objectif de cette thèse consiste à démontrer le rôle de RPL22/eL22 en tant que régulateur du cycle cellulaire et inducteur de la sénescence. Le deuxième but est de démontrer que, malgré la perturbation nucléolaire, les ribosomes des fibroblastes sénescents reconnaissent les codons d’arrêt de façon plus efficace que les ribosomes des cellules transformées, ou des cellules normales en prolifération. Nous avons démontré que le phénotype de sénescence peut être induit quand l’expression de RPL22/eL22 est augmentée. RPL22/eL22 s’accumule principalement dans le nucléole, de manière différente de RPS14/uS11, dont l’accumulation est nucléoplasmique. En effectuant des essais kinases in vitro, nous avons montré que RPL22/eL22, tout comme RPS14/uS11, peuvent interagir et inhiber le complexe CDK4-Cycline D1 afin d’activer la voie de RB et établir l’arrêt du cycle cellulaire et la sénescence. Afin de démontrer la fidélité de la terminaison de la traduction dans les cellules sénescentes, nous avons utilisé un système de rapporteurs de luciférases, pour détecter les erreurs de translecture ainsi que pour avoir un contrôle interne du système. L’inactivation de la voie du suppresseur tumoral RB par surexpression de CDK4 ou de l’oncoprotéine virale E7, nous a permis d’observer l’augmentation de la translecture dans les cellules sénescentes. Tandis que l’activation de la voie de suppression tumorale RB, à l’aide du suppresseur de tumeur PML, de la surexpression de RPL22/eL22 et de RPS14/uS11, ainsi que de l’utilisation de Palbociclib (PD-0332991), un inhibiteur des kinases CDK4/6, a montré une réduction des erreurs de translecture. Ces résultats indiquent une nouvelle fonction des protéines du ribosome en tant que suppresseurs de tumeur, permettant d’inhiber les erreurs de translecture du codon d’arrêt de façon dépendante de la voie de RB. Ces travaux suggèrent que de petites molécules ou peptides pourraient simuler les fonctions inhibitrices de ces protéines ribosomiques afin de traiter certains cancers où la voie de RB est activable. / Senescence is considered a mechanism for tumor suppression since potentially dangerous cells activate their protective proteins to stop their proliferation. Safeguard proteins such as RB and p53 are activated as a result of stress such as DNA damage, telomere shortening or oncogenic induction. Senescent cells are metabolically active, they undergo changes in their gene expression and secrete cytokines and chemokines with pro-oncogenic paracrine effects, but which can also contribute to the stability of the senescent cell cycle arrest in an autocrine way. One of the peculiarities of the senescent phenotype is the selective ubiquitination and proteasome dependent-degradation of proteins involved in ribosome biogenesis and other cellular pathways required for cancer cell growth, leading to the accumulation, in the nucleoplasm or nucleolus, of ribosomal proteins. This behavior suggests that the ribosomes of senescent cells are structurally different. Therefore, this could have effects on their ability to regulate the initiation, elongation and/or translation termination of messenger RNAs (mRNAs). Moreover, the depletion of some proteins involved in ribogenesis, as well as the overexpression of ribosomal proteins such as RPS14/uS11 lead to senescence. Despite nucleolar stress and ribogenesis defects associated to senescence, global translation does not seem to be affected in senescence. Strikingly, senescent cells have reduced translational readthrough suggesting that they have defects in the production of C-terminal extended proteins. We hypothesize that defects in ribogenesis would affect the function of ribosomal proteins and ribosomes influencing the tumor suppressor role of senescence. The first aim of this thesis is to demonstrate the role of RPL22/eL22 as a regulator of the cell cycle and senescence inducer. The second aim of this thesis is to demonstrate that, despite the nucleolar disruption, the ribosomes of senescent fibroblasts recognize stop codons more efficiently than ribosomes from transformed cells, but also than ribosomes from proliferating normal cells. We found that the senescent phenotype can be induced by enhancing the expression of RPL22/eL22. RPL22/eL22 accumulates mainly in the nucleolus, unlike RPS14/uS11, whose accumulation is nucleoplasmic. By performing an in vitro kinase assay, we showed that RPL22/eL22, just like RPS14/uS11, can interact and inhibit the CDK4-Cyclin D1 complex in order to activate the RB pathway and establish cellular arrest and senescence. To assess translation termination accuracy in senescent cells, we used a system of luciferase reporters to measure the fidelity of translation termination. Inactivation of the RB tumor suppressor pathway using CDK4 or the viral oncoprotein E7 also increased readthrough in senescent cells while overexpression of PML, a tumor suppressor that activates the RB pathway, overexpression of RPL22/eL22 and RPS14/uS11, as well as the use of Palbociclib (PD-0332991), a CDK4/6 inhibitor, reduce readthrough errors. These results indicate a novel function of ribosomal proteins as tumor suppressors, making it possible to inhibit translational readthrough errors, in a RB-dependent pathway. This work suggests that small molecules or peptides could mimic the inhibitory functions of these ribosomal proteins in order to treat cancers where the RB pathway is activatable.

Disorders of ATP synthase, the key enzyme of mitochondrial energy provision belong to the most severe metabolic diseases presenting mostly as early-onset mitochondrial encephalo-cardio-myopathies. Mutations in four nuclear genes can result in isolated deficiency of ATP synthase, all sharing a similar biochemical phenotype - pronounced decrease in the content of fully assembled and functional ATP synthase complex. The thesis summarises studies on two distinct causes of ATP synthase deficiency. First is TMEM70 protein, a novel ancillary factor of ATP synthase, which represents most frequent determinant of severe inborn deficiency of ATP synthase. TMEM70 is a 21 kDa protein of the inner mitochondrial membrane, facilitating the biogenesis of mitochondrial ATP synthase, possibly through TMEM70 protein region exposed to the mitochondrial matrix, but the proper regulatory mechanism remains to be elucidated. In TMEM70-lacking patient fibroblasts the low content of ATP synthase induces compensatory adaptive upregulation of mitochondrial respiratory chain complexes III and IV, interestingly by a posttranscriptional mechanisms. The second type of ATP synthase deficiency studied was mtDNA m.9205delTA mutation affecting maturation of MT-ATP8/MT-ATP6/MT-CO3 mRNA and thus biosynthesis of Atp6 (subunit a) and Cox3...

<p>Leydig-ove&nbsp; ćelije&nbsp; testisa&nbsp; su&nbsp; primarno&nbsp; mesto&nbsp; sinteze mu&scaron;kih polnih hormona. Ovi hormoni su neophodani za reproduktivno,&nbsp; ali&nbsp; i&nbsp; za&nbsp; op&scaron;te&nbsp; zdravlje&nbsp; budući&nbsp; da&nbsp; su<br />ozbiljni zdravstveni problemi često povezani sa njihovom smanjenom produkcijom.&nbsp; Insulin i insulinu sličan faktor rasta&nbsp; 1,&nbsp; IGF1&nbsp; <em>(engl.</em>&nbsp; insulin&nbsp; like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1),&nbsp; i<br />signalizacija koju pokreću preko svojih receptora&nbsp; (INSR i IGF1R),&nbsp; su&nbsp; jedan&nbsp; od&nbsp; ključnih&nbsp; faktora&nbsp; koji&nbsp; reguli&scaron;u specifični razvoj tkiva, pa i samih gonada. Ipak,&nbsp; uloga&nbsp; i<br />mehanizmi&nbsp; delovanja&nbsp; ovih&nbsp; receptora&nbsp; u&nbsp; steroidogenim tkivima nisu&nbsp; u potpunosti&nbsp; poznati.&nbsp; Stoga je&nbsp; istraživanje&nbsp; uokviru ove&nbsp; doktorske&nbsp; disertacije&nbsp; koncipirano sa ciljem da se,&nbsp; na&nbsp; modelu&nbsp; prepubertalnih&nbsp; (P21)&nbsp; i&nbsp; adultnih&nbsp; (P80) mužjaka mi&scaron;eva sa kondicionalnom delecijom<em> Insr </em>i <em>Igf1</em>r gena&nbsp; u&nbsp; steroidogenim&nbsp; ćelijama&nbsp; (Insr/Igf1r-DKO), defini&scaron;e uloga INSR i IGF1R u regulisanju diferencijacije i&nbsp; steroidogene&nbsp; funkcije&nbsp; Leydig-ovih&nbsp; ćelija.&nbsp; Pored&nbsp; toga, mužjaci&nbsp; i&nbsp; ženke&nbsp; P21&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; sa&nbsp; istom&nbsp; delecijom&nbsp; su kori&scaron;ćeni&nbsp; za&nbsp; praćenje&nbsp; ekspresije&nbsp; glavnih&nbsp; markera mitohondrijalne&nbsp; biogeneze&nbsp; i&nbsp; fuzije/arhitekture&nbsp; u&nbsp; Leydigovim&nbsp; ćelijama,&nbsp; ovarijumima&nbsp; i&nbsp;&nbsp; nadbubrežnim&nbsp; žlezdama. Rezultati&nbsp; su&nbsp; potvrdili&nbsp; da&nbsp; delecija&nbsp; Insr&nbsp; i&nbsp; Igf1r&nbsp; u<br />steroidogenim&nbsp; tkivima&nbsp; utiče&nbsp; na&nbsp; diferencijaciju&nbsp; i funkcionalne karakteristike Leydig-ovih ćelija P21 i P80 mi&scaron;eva,&nbsp; upućujući&nbsp; na&nbsp; pojavu&nbsp; tzv.&nbsp; &bdquo;feminizacije&ldquo;.&nbsp; Broj<br />Leydig-ovih&nbsp; ćelija&nbsp; izolovanih&nbsp; iz&nbsp; P21&nbsp; i&nbsp; P80&nbsp; Insr/Igf1rDKO&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; bio&nbsp; je&nbsp; smanjen,&nbsp; a&nbsp; morfologija&nbsp; i ultrastruktura&nbsp; ovih&nbsp; ćelija&nbsp; izmenjene&nbsp; kod&nbsp; P21&nbsp; Insr/Igf1rDKO&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Steroidogeni&nbsp; kapacitet&nbsp; i&nbsp; aktivnost,&nbsp; kao&nbsp; i ekspresija&nbsp; glavnih&nbsp; elemenata&nbsp; steroidogene&nbsp; ma&scaron;inerije <em>(Lhcgr, Star, Cyp11a1, Cyp17a1, Hsd3b1&nbsp; i&nbsp; 6, Hsd17b3,</em><br /><em>Sf</em>1)&nbsp; bili su&nbsp; smanjeni&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 i P80 <em>Insr/Igf1</em>r-DKO mi&scaron;eva,&nbsp; dok je ekspresija transkripcionih represora&nbsp; steroidogeneze&nbsp; (Arr19&nbsp; i&nbsp; Dax1)&nbsp; bila&nbsp; povećana specifično&nbsp; u&nbsp; istim&nbsp; ćelijama,&nbsp; ali&nbsp; ne&nbsp; i&nbsp; u&nbsp; ostatku&nbsp; testisa.<br />Transkripcioni&nbsp; profil&nbsp; markera&nbsp; mu&scaron;kog&nbsp; pola&nbsp; (<em>Sry,&nbsp; Sox9, Amh</em>)&nbsp; bio&nbsp; je&nbsp; izmenjen&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 i P80 <em>Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Transkripcija&nbsp; markera&nbsp; ženskog pola (<em>Rspo1, Wnt4</em>) u testisima,&nbsp; kao i ekspresija&nbsp; Cyp19a1 i&nbsp; produkcija estradiola (E2) u Leydig-ovim ćelijama,&nbsp; P21 i&nbsp; P80&nbsp;<em> Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; bile&nbsp; su&nbsp; povećane. Transkripcija&nbsp; markera&nbsp; mitohondrijalne&nbsp; biogenze (<em>Ppargc1a,&nbsp; Tfam</em>,&nbsp; <em>Mtnd1</em>)&nbsp; bila&nbsp; je&nbsp; smanjena&nbsp; u&nbsp; Leydigovim&nbsp; ćelijama&nbsp; P21&nbsp; <em>Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva,&nbsp; dok&nbsp; supromene&nbsp; ekspresije&nbsp; izostale&nbsp; u&nbsp; ovarijumima&nbsp; ženki&nbsp; istog&nbsp; genotipa.&nbsp; Isti&nbsp; markeri&nbsp; su&nbsp; bili&nbsp; povećani&nbsp; u&nbsp; nabdubrežnim&nbsp; žlezdama&nbsp; oba&nbsp; pola.&nbsp; Markeri&nbsp; mitohondrijalne fuzije/arhitekture&nbsp; (<em>Mfn1&nbsp; i&nbsp; Mfn2)</em>&nbsp; bili&nbsp; su&nbsp; povećani&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 <em>Insr/Igf1r</em>-DKO mi&scaron;eva, &scaron;to je&nbsp; praćeno&nbsp; i&nbsp; naru&scaron;enom&nbsp; mitohondrijalnom&nbsp; fazom steroidogeneze (produkcija progesterona), kao i brojem i&nbsp; morfologijom ovim organela.&nbsp; Ekspresija istih markera u ovarijumima&nbsp; bila&nbsp; je&nbsp; nepromenjena.&nbsp; Sumirano,&nbsp; rezultati ovog istraživanja&nbsp; su&nbsp; pokazali&nbsp; da su&nbsp; INSR i IGF1R&nbsp; važni za&nbsp; diferencijaciju&nbsp; i&nbsp; steroidogenu&nbsp; funkciju&nbsp; Leydig-ovih&nbsp; ćelija&nbsp; P21&nbsp; i&nbsp; P80&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Takođe,&nbsp; ovi&nbsp; receptori&nbsp; su&nbsp; važni regulatori&nbsp; markera&nbsp; mitohondrijalne&nbsp; biogeneze&nbsp; i fuzije/arhiteture u steroidogenim ćelijama mu&scaron;kih gonada&nbsp; P21 mi&scaron;eva, ali ne i u steroidogenim ćelijama ovarijuma.&nbsp;</p> / <p>Leydig cells of testes are the primary site of the male sex hormones&nbsp; synthesis.&nbsp; These&nbsp; hormones&nbsp; are&nbsp; indispensable for&nbsp; both&nbsp; reproductive&nbsp; and&nbsp; general&nbsp; health&nbsp; since&nbsp; serious health&nbsp; problems&nbsp; are&nbsp; often&nbsp; associated&nbsp; with&nbsp; their&nbsp; reduced production.&nbsp; Insulin&nbsp; and&nbsp; insulin-like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1, IGF1&nbsp; (insulin&nbsp; like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1),&nbsp; and&nbsp; signaling triggered through&nbsp; their receptors (INSR and IGF1R), are&nbsp; one of the key&nbsp; factors&nbsp; that regulate specific development of&nbsp; tissue&nbsp; including&nbsp; gonads.&nbsp; However,&nbsp; the&nbsp; role&nbsp; and mechanisms&nbsp; of&nbsp; these&nbsp; receptors&nbsp; action&nbsp; in&nbsp; steroidogenic tissues are not known enough. This study was designed to&nbsp; observe &nbsp; the role of INSR and IGF1R in regulating the differentiation and steroidogenic function of Leydig cells by using the model of prepubertal (P21) and adult (P80) male mice with the conditional deletion of the&nbsp; Insr&nbsp; and Igf1r&nbsp; genes&nbsp; in&nbsp; steroidogenic&nbsp; cells&nbsp; (<em>Insr/Igf1r-</em>DKO).&nbsp; In addition,&nbsp; male&nbsp; and&nbsp; female&nbsp; P21&nbsp; mice&nbsp; with&nbsp; the&nbsp; samedeletion were used to monitor the expression of the main markers&nbsp; of&nbsp; mitochondrial&nbsp; biogenesis&nbsp; and fusion/architecture&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells,&nbsp; ovaries&nbsp; and&nbsp; adrenal glands.&nbsp; The&nbsp; results&nbsp; confirmed&nbsp; that&nbsp; deletion&nbsp; of&nbsp;<em> Insr</em>&nbsp; and<em> Igf1r&nbsp;</em> in&nbsp; steroidogenic&nbsp; tissues&nbsp; influences&nbsp; differentiation and&nbsp; functional&nbsp; characteristics&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; isolated from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; mice,&nbsp; suggesting&nbsp; an&nbsp; appearance&nbsp; of &quot;feminization&quot;.&nbsp; The&nbsp; number&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; isolated from&nbsp; both&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; <em>Insr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice&nbsp; was reduced.&nbsp; Morphology&nbsp; and&nbsp; ultrastructure&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells were&nbsp; disturbed&nbsp; in&nbsp; P21&nbsp; <em>Insr/Igf1r-</em>DKO&nbsp; mice. Steroidogenic capacity and activity, as well as expression of the main elements of&nbsp; steroidogenic machinery (<em>Lhcgr, Star, Cyp11a1, Cyp17a1, Hsd3b1&nbsp; and&nbsp; 6, Hsd17b3, Sf1) </em>were&nbsp; decreased&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80 I<em>nsr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice,&nbsp; while&nbsp; the&nbsp; expression&nbsp; of transcriptional&nbsp; repressors&nbsp; of&nbsp; steroidogenesis&nbsp; (<em>Arr19</em>&nbsp; and <em>Dax1) </em>was increased&nbsp; in the same cells, but not in the rest of&nbsp; the&nbsp; testes.&nbsp; Transcription&nbsp; profile&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; male&nbsp; sex markers&nbsp; (<em>Sry,&nbsp; Sox9</em>,&nbsp; <em>Amh</em>)&nbsp; was&nbsp; altered&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; <em>Insr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice.&nbsp; Transcription of the female sex markers (<em>Rspo1, Wnt4</em>) in the testes, as well&nbsp; as&nbsp; <em>Cyp19a1&nbsp; </em>expression&nbsp; and&nbsp; estradiol&nbsp; (E2) production in Leydig cells,&nbsp; from P21 and P80&nbsp; I<em>nsr/Igf1</em>rDKO&nbsp; mice&nbsp; were&nbsp; increased.&nbsp; Transcription&nbsp; of mitochondrial&nbsp; biogenesis&nbsp; markers&nbsp; (<em>Ppargc1a,&nbsp; Tfam, Mtnd1</em>)&nbsp; was&nbsp; declined&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21<em> Insr/Igf1r-</em>DKO mice, while changes were absent in&nbsp; the ovaries of the same genotype.&nbsp; Transcription of the&nbsp; same markers&nbsp; was&nbsp; increased&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; adrenal&nbsp; glands&nbsp; of&nbsp; both sexes.&nbsp; The&nbsp; mitochondrial&nbsp; fusion/architecture&nbsp; markers (<em>Mfn1</em>&nbsp; and&nbsp; <em>Mfn2</em>)&nbsp; were&nbsp; increased&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from<em> Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mice&nbsp; and&nbsp; followed&nbsp; by&nbsp; disturbedmitochondrial&nbsp; phase&nbsp; of&nbsp; steroidogenesis&nbsp; (progesterone production), as well as&nbsp; decreased&nbsp; number and&nbsp; disturbed morphology&nbsp; of&nbsp; mitochondria.&nbsp;&nbsp; Expression&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; same markers&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; ovaries&nbsp; was&nbsp; unchanged.&nbsp; In&nbsp; summary, results&nbsp; of&nbsp; this&nbsp; study&nbsp; showed&nbsp; that&nbsp; INSR&nbsp; and&nbsp; IGF1R&nbsp; are important in differentiation and steroidogenic function of Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; mice.&nbsp; Also,&nbsp; these receptors&nbsp; are&nbsp; important&nbsp; regulators&nbsp; of&nbsp; mitochondrial biogenesis&nbsp; and&nbsp;&nbsp; fusion/architecture&nbsp; markers&nbsp; in steroidogenic&nbsp; cells&nbsp; of&nbsp; P21&nbsp; male&nbsp; mice,&nbsp; but&nbsp; not&nbsp; in steroidogenic cells of ovaries.</p>

Outer membrane proteins (OMPs) maintain the viability of Gram-negative bacteria by functioning as receptors, transporters, ion channels, lipases, and porins. Folding and assembly of OMPs involves synchronized action of chaperones and multi-protein machineries which escort the highly hydrophobic polypeptides to their target outer membrane in a folding competent state. Previous studies have identified proteins and their involvement along the OMP biogenesis pathway. Yet, the mechanisms of action and the intriguing ability of all these molecular machines to work without the typical cellular energy source of ATP, but solely based on thermodynamic principles, are still not well understood. Here, we highlight how different single-molecule studies can shed additional light on the mechanisms and kinetics of OMP biogenesis.

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