Using yeast as a model and as a tool : from understanding cytokinesis to evaluating therapeutic compound selectivity
Utilisation de la levure en tant que modèle et outil : de la compréhension de la cytokinèse à l'étude de sélectivité d'une molécule à potentiel thérapeutique
Résumé
The yeast Saccharomyces cerevisiae can be used as a model but also as a tool for research in Biology. During my PhD, I have worked on two different research projects: I have used yeast as a model system to study cytokinesis, but also as a tool to study the selectivity of roscovitine, a small-molecule drug candidate currently in phase IIb of clinical trials against different cancers. Cytokinesis is the last step of cell cycle division. Contrary to mitosis, this step is rarely studied and is still poorly understood. Results obtained previously in our laboratory had established that the yeast protein Hof1 must be degraded in an ubiquitin-proteasome dependant way for cells to be physically split at the end of cell cycle. Nevertheless, the biological role of Hof1 was still unknown. The work presented here highlights the essential role of this protein in membrane recycling, and more specifically in exchanges between endosomes and the Golgi apparatus. These results establish for the first time in yeast, a link between membrane recycling and cytokinesis. Among protein kinases, the CDKs (Cyclin dependant kinases) are the main regulators of several essential biological mechanisms such as the cell cycle. Abnormalities of their regulation are involved in a number of pathologies, and particularly cancers. Pharmacological inhibitors of CDKs thus constitute potential therapeutic molecules. To fully understand the mechanism of action of these drugs and to optimize them so as to bring them towards clinical use, it is important to know their in vivo selectivity. The purpose of this study was to identify targets of roscovitine, a purine that have been previously discovered in our laboratory. To this end, we applied the method of affinity chromatography on immobilized molecules to the yeast proteome. Many targets have been identified and validated. Moreover, this study opens the way for the identification of cellular drug targets of therapeutic molecules by genetic methods.
La levure Saccharomyces cerevisiae peut être employée en tant que modèle mais aussi en tant qu’outil pour la recherche en biologie. C’est sur cette base que, lors de ce travail, deux axes de recherches ont été développés : la levure a servi de modèle pour une étude fondamentale de la cytokinèse, mais elle a aussi été un outil pour l’étude de la sélectivité d’un composé de bas poids moléculaire, la roscovitine. La cytokinèse est la dernière étape du cycle de division cellulaire. A l’inverse de la mitose, cette phase fait l’objet de peu d’études et reste encore mal connue. Des résultats obtenus au laboratoire montraient que la protéine de levure Hof1 doit être dégradée de manière ubiquitine-protéasome dépendante pour que les cellules puissent se séparer physiquement à l’issu du cycle cellulaire. Malgré cela, le rôle biologique de la protéine Hof1 était encore inconnu. Le travail présenté ici met en avant le rôle essentiel de cette protéine dans le recyclage membranaire, et plus particulièrement dans les échanges entre les endosomes et l’appareil de Golgi. Ces données permettent pour la première fois, chez la levure, de faire un lien entre ce processus biologique et la cytokinèse. Parmi les protéine kinases, les CDKs (Cyclin dependant kinases) sont les principaux régulateurs de plusieurs mécanismes biologiques cruciaux dont le cycle cellulaire. Des anomalies de leur régulation sont impliquées dans de nombreuses pathologies, en particulier les cancers. Les inhibiteurs pharmacologiques des protéine kinases, et plus particulièrement des CDKs constituent donc une famille de produits thérapeutiques potentiels. Afin de comprendre de façon exhaustive le mode d’action de ces drogues et de les optimiser de façon à les amener vers une utilisation clinique, il est important d’en connaître la sélectivité in vivo. Ainsi, le but de cette étude est d’identifier les cibles de la roscovitine, une purine isolée au laboratoire et actuellement en phase IIb de tests cliniques pour différents cancers. Afin d’aborder cette question, nous avons choisi la technique de la chromatographie d’affinité sur inhibiteurs immobilisés appliquée à la levure. Plusieurs cibles ont été identifiées et validées. De plus, ce travail apporte les premières bases expérimentales d’un vaste projet de caractérisation par voie génétique chez la levure de cibles cellulaires de drogues à haut potentiel thérapeutique.
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