Etude fonctionnelle de la localisation de la cycline mitotique Clb2 chez Saccharomyces cerevisiae

Functional study of subcellular localization of the cyclin C1b2 in Saccharomyces cerevisiae

• Auteur / Autrice : Raïssa Eluere
• Direction : Marie-Noëlle Simon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et microbiologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saccharomyces cerevisiae

Cyclines

Mitose

Morphogenèse

Résumé

Chez S. Cerevisiae, une seule CDK (Cyclin Dependent protein Kinase), produit du gène CDC28, coordonne les différentes phases du cycle cellulaire en s’associant successivement avec neuf cyclines. La cycline Clb2 joue un rôle central dans l’initiation de l’anaphase ainsi que dans le maintien de la forme du bourgeon par l’inhibition de la croissance polarisée induite par les cyclines de phase G1. L'étude de sa localisation a montré que, comme les autres cyclines mitotiques, Clb2 est essentiellement nucléaire mais est aussi présente dans le cytoplasme. De plus elle possède une localisation spécifique au futur site de division. Au cours de ce travail, nous avons ainsi voulu déterminer si la localisation cellulaire de Clb2 est un facteur de spécificité de Cdc28. Nos données montrent que la localisation de Clb2 est un déterminant clé de la fonction biologique des complexes Clb2-Cdc28. En effet, alors que la fraction nucléaire des complexes Clb2-Cdc28 est impliquée dans l’initiation de l’anaphase, c’est la fraction cytoplasmique qui est requise pour l'inhibition de la croissance polarisée, et ceci indépendamment de la régulation transcriptionnellle des cyclines de phase G1. La localisation spécifique de Clb2 au futur site de division dépend de la protéine Bud3. Nous avons montré que Bud3 avec son partenaire Bud4 a un rôle aux cours de la cytodiérèse via la stabilisation du réseau de septines. En effet, chez S. Cerevisiae, la machinerie de cytodiérèse est maintenue au site de division par un double anneau de septines. Les septines forment une famille de protéines capables de s’organiser sous forme de filaments et dont le rôle semble être conservé chez les eucaryotes supérieurs. Chez ces derniers, la localisation des septines est en partie dépendante d’une autre famille de protéines, les anillines. Le rôle de Bud4 sur les septines suggère que Bud4 se comporte comme une anilline, avec laquelle elle présente des homologies de séquence. Par ailleurs, Bud4 a été décrit comme un substrat potentiel des CDKs. Nous avons montré que Bud4 est une phosphoprotéine in vivo et que sa phosphorylation dépend, au moins en partie, de Bud3 et des complexes Clb2-Cdc28. La délétion de CLB2 ainsi que l’expression de formes de Bud4 non phosphorylables par les CDKs miment certains phénotypes d’anomalies de cytodiérèse obtenus en délétant BUD3 ou BUD4. Les complexes Clb2-Cdc28 localisés à la jonction cellule mère-bourgeon interviendraient donc au niveau de la cytodiérèse via la phosphorylation de la protéine Bud4

In S. Cerevisiae, cell cycle progression is coordinated by one CDK (Cyclin Dependent protein Kinase), product of the gene CDC28, that is sequentially activated by a set of nine cyclins The mitotic cyclin Clb2 has a central role in regulating the onset of anaphase and in maintaining the cellular shape of the bud by inhibiting the growth polarization induced by the G1 cyclins. Analysis of Clb2 localization showed that Clb2 localizes primarily to the nucleus but is also present in the cytoplasm. In addition, Clb2 shows a specific localization, at the future site of division. The aim of my PhD research was to understand the role of the localizations of Clb2 in Cdc28 specificity and function. My results demonstrated that the localization of Clb2 is a key determinant of the biological function of the complexes Clb2-Cdc28. The nuclear pool of Clb2-Cdc28 is required for timely initiation of anaphase while the cytoplasmic fraction of the cyclin is required for the inhibition of growth polarization, independently of G1 cyclin transcriptional regulation. The specific localization of Clb2 at the future site of division depends on the Bud3 protein. We shed light on a role of Bud3 and its partner Bud4 in cytokinesis via a stabilization of the septin network. In S. Cerevisiae, the cytokinetic machinery is maintained at the bud neck by two septins rings. Septins are a family of proteins that assemble into filaments and their functions are probably conserved in metazoans. In the latter, the localization of the septins depends in part on a family of proteins called the anillins. The role of Bud4 in septins organization suggests that Bud4 is a functional homologue of anillin with which it shares sequence similarity. Bud4 has been also described as a putative CDK substrate. We showed that Bud4 is a phosphoprotein in vivo and that its phosphorylation depends on Bud3 and the Clb2-Cdc28 complexes. In addition, deletion of CLB2 or expression of mutant forms of Bud4 that fails to undergo CDK-dependent phosphorylations led to cytokinesis defects similar to those observed upon BUD3 or BUD4 deletion. All together, my results suggest that Clb2-Cdc28 complexes localized at the bud neck are involved in cytokinesis through phosphorylation of the anillin-like protein Bud4