Cloning and characterization of Enigma, a mitochondrial protein involved in the regulation of Drosophila lifespan

par Philippos Mourikis

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie moléculaire de la cellule

Sous la direction de Spyros Artavanis-Tsakonas.

Soutenue en 2005

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Bêta-oxydation
• Mitochondrie
• Stess oxydatif

Titre traduit

Le clonage et la caractérisation d'Enigma, une protéine mitochondriale impliquée dans la longévité chez la Drosophile

Résumé

Un criblage génétique utilisant des mouches transgéniques à été réalisé dans notre laboratoire; ces mouches surexpriment deux formes de Notch constitutivement activé, l'une liée à la membrane et l'autre nucléaire. Seul un groupe de complémentation modifiant exclusivement le phénotype de l'oeil induit par le Notch nucleaire mais sans effet sur les mouches Notch membranaires a été identifié. Ce groupe a été appelé Enigma (Egm). Egm code une protéine présentant une homologie avec les enzymes de β-oxidation: la voie mitochondriale qui contrôle la dégradation des acides gras. J'ai observé que le dosage d'Egm disponible est critique pour un développement normal de l'organisme; les animaux " knock-out " pour Egm ne survivent pas au delà de l'état de larve; une basse quantité de protéine, tout juste suffisante pour la survie, ralentis la croissance de l'organisme, tandis que des niveaux intermédiaires d'Egm aboutissent à une augmentation significative de la durée de vie. Les mutants Egm ayant une longue durée de vie présentent une tolérance accentuée au stress oxidatif, une propriété caractéristique des mutations de longévité. Egm est localisée dans la mitochondrie, le site intracellulaire ou la beta-oxidation a lieu. De plus, les mouches mutantes pour Egm présentent des niveaux réduits de triglycérides et des corps gras mal formés, corroborant ainsi l'hypothèse que le locus est impliqué dans le métabolisme des acides gras. L'identification de Egm en tant que locus vieillissant est donc cohérente avec les études préalables, mais on peut aussi suggérer que la beta-oxydation est un nouveau mécanisme du contrôle de la longévité.

Résumé

A large-scale genetic screen was performed in our laboratory using transgenic flies overexpressing either a membrane tethered or a nuclear form of constitutively activated Notch receptor in the adult eye. Only one complementation group was identified that modified exclusively the N nuclear-induced eye phenotype, but had no effect on the N membrane flies. This group was named Enigma (Egm). Cloning of the locus revealed it encodes for a protein with homology to enzymes of β-oxidation, the mitochondrial pathway that controls fatty acid breakdown. I observed that the dosage of available Egm is critical for the normal development of the organism; knock-out animals lacking Egm do not survive beyond the larval stage; low levels of the protein, just sufficient for survival, decelerate the growth rate of the organism, whereas intermediate amounts of Egm result in a significant extension of adult lifespan. The long-lived Egm mutants also demonstrate increased tolerance to oxidative stress, a signature feature of longevity mutations. Egm is localized into the mitochondria, the intracellular site of β-oxidation activity. In addition, Egm mutant animals show reduced levels of triglycerides and malformed fat bodies, corroborating the notion that the locus is involved in fatty acid metabolism. The identification of Egm as an aging locus is consistent with previous studies, but at the same time it is uncovering β-oxidation as a putative novel mechanism of longevity control.