Regulation of the tumor suppressor LKB1 by the acetyltransferase GCN5

par Maya Ghawitian

Thèse de doctorat en Biologie du développement oncogenèse

Sous la direction de Jean Viallet et de Marc Billaud.

Soutenue le 18-06-2015

à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut Albert Bonniot (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Christine Perret.

Le jury était composé de Saadi Khochbin.

Les rapporteurs étaient Benoît Viollet, Guy Mouchiroud.

  • Titre traduit

    Régulation du suppresseur de tumeur LKB1 par l´acétyltransférase GCN5


  • Résumé

    Le gène suppresseur de tumeur LKB1 code une protéine sérine/thréonine kinase qui régule le métabolisme et la polarité cellulaires. LKB1 exerce une partie de ses fonctions biologiques en phosphorylant et en activant les 14 kinases appartenant à la famille des protéines kinases activées par l'AMP (AMPK). Le membre éponyme de cette famille, AMPK, agit comme un senseur nutritionnel essentiel dans la cellule. La recherche que j'ai conduite au cours de ma thèse a porté sur le mode de régulation de LKB1. L'holoenzyme LKB1, un hétérotrimère comprenant deux autres protéines appelées STRAD et MO25, est dotée d'une activité catalytique constitutive. Mon travail a permis de montrer que la lysine 48 de LKB1 est acétylée par l´acétyltransférase GCN5. Par des approches biochimiques et des techniques d'imagerie, j'ai montré que l'acétylation de LKB1 par GCN5 favorise sa localisation nucléaire, la fraction non-acétylée étant localisée à la fois dans le cytoplasme et le noyau. GCN5 promeut également l´export cytoplasmique de LKB1 de manière HAT-indépendente et régule son niveau d´expression. Afin de préciser la contribution de cette acétylation à la fonction in vivo de LKB1, j'ai utilisé le modèle expérimental de la crête neurale (CN) chez le poulet. En effet, j'ai été impliquée au cours de ma thèse dans une étude issue du laboratoire, qui a établi que l'activité de LKB1 est requise pour la délamination, la migration polarisée et la survie des cellules de la CN céphalique. Ces dernières contribuent à la formation de la majorité du squelette cranio-facial des vertébrés. Le signal LKB1 dans ces cellules est relayé par l'AMPK et la kinase ROCK et converge sur le moteur moléculaire dépendant de l'actine, la Myosine II. A l'aide du même modèle expérimental, j'ai montré que GCN5 est exprimé dans les cellules de la CN au cours de l'embryogenèse et que l'interaction fonctionnelle entre LKB1 et GCN5 est nécessaire à l'activité de LKB1 au cours de l'ontogénie des cellules de la CN céphalique et donc de la formation de la tête.


  • Résumé

    The tumor suppressor gene LKB1 encodes a serine/threonine kinase which regulates the cellular metabolism and polarity. Its biological activity is partly exerted through the phosphorylation and activation of 14 kinases which belong to the AMP-activated protein kinases (AMPK). The eponym member of this family acts as an essential nutritional sensor in the cell. The research that I conducted during my PhD focused on the regulation of LKB1. The LKB1 holoenzyme is a constitutively active heterotrimer comprising two other proteins called STRAD and MO25. My PhD project shows that LKB1 is acetylated on the lysine 48 residue by the acetyltransferase GCN5. Using biochemical approaches and cell imaging, I have shown that the acetylation of LKB1 by GCN5 favors its nuclear localization, while the non-acetylated fraction is localized in both the nucleus and the cytoplasm. GCN5 also promotes the cytoplasmic export of LKB1 in an HAT-independent manner and regulates its expression levels. In order to investigate the contribution of this acetylation to the functions of LKB1 in vivo, I have used the experimental model of the neural crest (NC) in chick embryos. Indeed, during my PhD, I have contributed to a study, initiated by my host laboratory, in which we show that LKB1 is required for the delamination, polarized migration and survival of neural crest cells (NCCs) which contribute to the formation of most craniofacial structures in vertebrates. LKB1 signaling is mediated by AMPK and the ROCK kinase and converges towards the actin-dependent molecular motor, Myosin II. Using the same experimental model, I have shown that GCN5 is expressed in NCCs during embryogenesis and that the functional interaction between GCN5 and LKB1 is essential for the activity of LKB1 in the cephalic NCCs ontogenesis and head formation.


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