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INVESTIGATING ROLES OF THE METABOLIC ENZYME FUMARASE AND THE METABOLITE FUMARATE IN DNA DAMAGE RESPONSEFaeze Saatchi (5930213) 10 June 2019 (has links)
<p>In eukaryotic cells, DNA
is packaged into a structure named chromatin which contains DNA and proteins.
Nucleosomes are building blocks of chromatin and contain DNA wrapped around a
histone octamer. Chromatin modifications (histone post-translational modifications
and histone variants) play central roles in various cellular processes
including gene expression and DNA damage response. Chromatin modifying enzymes
use metabolites as co-substrates and co-factors, and changes in metabolic pathways
and metabolite availability affects chromatin modifications and
chromatin-associated functions. Moreover, recent studies have uncovered direct
roles of metabolic enzymes in chromatin-associated functions. Fumarase, a TCA
cycle enzyme that catalyzes the reversible conversion of fumarate to malate in
mitochondria (a hydration reaction), is an example of an enzyme with dual
functions in metabolism and genome integrity. Cytoplasmic fraction of yeast fumarase,
Fum1p, localizes to the nucleus and promotes growth upon DNA damage. Fum1p promotes
homologous recombination by enhancing DNA end resection. Human fumarase is
involved in DNA repair by non-homologous end joining. Here, we provide evidence
that yeast Fum1p and the histone variant Htz1p are also involved in DNA
replication stress response and DNA repair by non-homologous end joining (NHEJ).
Using mutants lacking the histone variant <i>HTZ1</i>, we show that high
cellular levels of fumarate, by deletion of <i>FUM1</i> or addition of
exogenous fumarate, suppressed the sensitivity to DNA replication stress by
modulation of activity of Jhd2p. This suppression required sensors and
mediators of the intra-S phase checkpoint, but not factors involved in the
processing of replication intermediates. These results imply that high cellular
levels of fumarate can confer resistance to DNA replication stress by bypassing
or complementing the defects caused by loss of <i>HTZ1</i> and replication fork
processing factors. We also show that upon induction of DSBs, exogenous
fumarate conferred resistance to mutants with defects in NHEJ, early steps of
homologous recombination (DNA end resection pathway) or late steps of
homologous recombination (strand invasion and exchange). Taken together, these
results link the metabolic enzyme fumarase and the metabolite fumarate to DNA
damage response and show that modulation of DNA damage response by regulating
activity of chromatin modifying enzymes is a plausible pathway linking
metabolism and nutrient availability to chromatin-associated functions like
genome integrity.<br><a></a></p>
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Phosphorylation du CTD de l'ARN polymérase II et impact de l'histone H2A.Z sur le positionnement des nucléosomes chez S. cerevisiaeBergeron, Maxime 10 1900 (has links)
La phosphorylation du domaine C-terminal de l’ARN polymérase II permet à ce complexe
protéique d’exécuter la transcription des gènes, en plus de coupler à la transcription des
événements moléculaires comme la maturation des ARNm. Mes résultats montrent que
même si cette phosphorylation suit un patron similaire à l’ensemble des gènes, il existe des
exceptions pouvant être dues à des mécanismes alternatifs de phosphorylation du CTD. Le
présent ouvrage s’intéresse également au rôle qu’occupe la variante d’histone H2A.Z dans
l’organisation de la chromatine. Des études précédentes on montré que le positionnement
de certains nucléosomes le long de l’ADN serait influencé par H2A.Z et aurait une
influence sur la capacité de transcrire les gènes. Par une approche génomique utilisant les
puces à ADN, j’ai cartographié l’impact de la délétion de H2A.Z sur la structure des
nucléosomes. Enfin, des résultats intéressants sur la dynamique d’incorporation de H2A.Z à
la chromatine ont été obtenus. / RNA Polymerase II is the molecular complex responsible for the transcription of class II
genes. Proper transcription and associated events such as mRNA processing are thought to
require the phosphorylation of its C-terminal domain. Here I show that this phosphorylation
follows a similar pattern for most of the genes, althought some exceptions exist. These
exceptions could be explained by alternative phosphorylation mechanisms. Also, this work
provides data on how the variant histone H2A.Z influences chromatin structure. Previous
studies have shown a role for H2A.Z in the positioning of some nucleosomes along the
DNA, which would impact the ability to transcribe genes. Here I used a microarray
technology to profile nucleosome positions in a genome-wide manner. My data provide
further evidence that H2A.Z influences nucleosome positioning. Interesting results
regarding the dynamics of H2A.Z incorporation into chromatin are also shown.
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Phosphorylation du CTD de l'ARN polymérase II et impact de l'histone H2A.Z sur le positionnement des nucléosomes chez S. cerevisiaeBergeron, Maxime 10 1900 (has links)
La phosphorylation du domaine C-terminal de l’ARN polymérase II permet à ce complexe
protéique d’exécuter la transcription des gènes, en plus de coupler à la transcription des
événements moléculaires comme la maturation des ARNm. Mes résultats montrent que
même si cette phosphorylation suit un patron similaire à l’ensemble des gènes, il existe des
exceptions pouvant être dues à des mécanismes alternatifs de phosphorylation du CTD. Le
présent ouvrage s’intéresse également au rôle qu’occupe la variante d’histone H2A.Z dans
l’organisation de la chromatine. Des études précédentes on montré que le positionnement
de certains nucléosomes le long de l’ADN serait influencé par H2A.Z et aurait une
influence sur la capacité de transcrire les gènes. Par une approche génomique utilisant les
puces à ADN, j’ai cartographié l’impact de la délétion de H2A.Z sur la structure des
nucléosomes. Enfin, des résultats intéressants sur la dynamique d’incorporation de H2A.Z à
la chromatine ont été obtenus. / RNA Polymerase II is the molecular complex responsible for the transcription of class II
genes. Proper transcription and associated events such as mRNA processing are thought to
require the phosphorylation of its C-terminal domain. Here I show that this phosphorylation
follows a similar pattern for most of the genes, althought some exceptions exist. These
exceptions could be explained by alternative phosphorylation mechanisms. Also, this work
provides data on how the variant histone H2A.Z influences chromatin structure. Previous
studies have shown a role for H2A.Z in the positioning of some nucleosomes along the
DNA, which would impact the ability to transcribe genes. Here I used a microarray
technology to profile nucleosome positions in a genome-wide manner. My data provide
further evidence that H2A.Z influences nucleosome positioning. Interesting results
regarding the dynamics of H2A.Z incorporation into chromatin are also shown.
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Étude de l’effet de la metformine sur la survie cellulaire et sur la réparation de l’ADN chez la levurePiette, Benjamin L. 07 1900 (has links)
Jusqu’à présent, la metformine a principalement été employée comme médicament
contrôlant l’hyperglycémie des personnes atteintes de diabète de type II. Des études
épidémiologiques ont démontré que les personnes, prenant de la metformine, développent moins de cancers. Par exemple, la prise de metformine réduit respectivement de 78% et de 46% les chances de développer un cancer hépatique ou pancréatique. Récemment, il a été montré que la metformine permet de réduire le développement de tumeur au niveau de la peau, suite à l’exposition à des rayons UVB.
Dans cette étude, j’ai démontré que la présence de metformine permet une meilleure
survie de la levure Saccharomyces cerevisiae suite à l’exposition à des rayons UVC ou UVA. De plus, j’ai démontré que la présence de metformine augmente le recrutement de l’histone Htz1 à la chromatine. Pour une souche htz1Δ, le niveau de survie suite à l’exposition aux rayons UVA est considérablement diminué. Htz1 permet le recrutement de Rad14 au site de dommages à l’ADN faits par les rayons UV. Htz1 est donc important pour la détection de ces sites. Enfin, le recrutement nucléaire de Rad14 en présence de metformine a considérablement augmenté. En absence de Rad14, le niveau de survie suite à l’exposition aux rayons UVA diminue significativement. Donc, Htz1 et Rad14 sont deux protéines clés dans la protection contre les rayons UV apportés par la metformine.
En conclusion, avec les différents résultats de cette étude, il est possible de dire que la
metformine permet une forme de protection contre les rayons UVC et UVA. / Recently, metformin has been widely used to treat hyperglycemia of humans that have
type II diabetes mellitus. Recently, some epidemiological studies have showed that
populations of individuals being treated with metformin showed lower incidence of cancer.
For example, there is a 78 % and 46 % reduction in the incidences of liver and pancreatic
cancers, respectively. It has also been demonstrated that metformin protects against skin
cancers caused by ultraviolet radiation-B (UVB) DNA damage.
In this study, I have demonstrated that metformin significantly protects the budding
yeast Saccharomyces cerevisiae from ultraviolet radiation-C (UVC) and from ultraviolet
radiation-A (UVA)-induced death. I also showed that metformin increases the recruitment of
the histone Htz1 linked to chromatin. In an htz1Δ strain, the metformin protection from UVAinduced
death is significantly reduced. Htz1 is important for the recruitment of Rad14 to sites
of DNA damage, important for the detection of these sites. Furthermore, nuclear recruitment
of Rad14 was significantly increased in cells previously treated with metformin. In the
absence of Htz1, the survival rate to UVA exposure in presence of metformin drops
significantly. So, Htz1 and Rad14 are two key proteins involved in the protection by
metformin against UV DNA damage.
With all the results of this study, it was shown that metformin can confer some
protection against UVC and UVA for yeast.
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