Phosphoproteomic study on osmotic shock in Saccharomyces cerevisiae over sub-minute and half- hour timescales

La phosphorylation des protéines contribue de manière importante à la régulation cellulaire. Ainsi, les kinases et les phosphatases (KP) sont essentielles à la transduction de signal dans les cellules. Les signaux reçus par la cellule doivent être transmis efficacement pour garantir l'obtention d'une réponse adaptative appropriée. Le suivi de l'activité de phosphorylation des protéines nous aide à mieux comprendre comment les cellules fonctionnent. Dans notre étude, nous avons exposé Saccharomyces cerevisiae à une osmolarité élevée, soit 0,4 M de NaCl, ce qui a provoqué un choc hyperosmotique. La phosphorylation des protéines a été mesurée à l'aide d'une technique de spectrométrie de masse appelée `’Marquage en culture cellulaire avec des acides aminés dotés d’isotopes stables (SILAC)’. Il s'agit d'une technique quantitative de protéomique qui permet de comparer des cellules exposées au choc hyperosmotique à un groupe contrôle où les cellules n’ont pas subi ce choc. Cette comparaison entre les deux groupes nous permet de déduire une régulation dynamique des protéines spécifique au stimulus appliqué. Nous avons utilisé deux échelles de temps, la première inférieure à une minute et la seconde de 30 minutes, pour examiner les effets du choc osmotique chez S. cerevisiae. Dans ce mémoire, j'ai examiné la voie métabolique MAPK-Hog1 au cours de la demi-heure de mesure et l'ai comparée aux mesures prises lors de l’échelle inférieure à la minute, laquelle ayant été publiée précédemment par Kanshin & Bergeron- Sandoval et al., 2015 [26]. De plus, les données complètes contenaient 161 phosphopeptides dynamiques provenant de 100 protéines distinctes présentes lors des deux échelles de temps. Les phosphopeptides dynamiques découverts furent également comparés à une autre étude phosphoprotéomique ayant utilisé le stress froid / chaud comme stimulus (Kanshin et al., 2015 [25]). Il y avait des chevauchements remarquables des phosphopeptides kinétiques observés lors des chocs osmotiques et en particulier ceux observés lors du stress thermique. Cela nous a mené à examiner la possibilité d'une implication de TORC1 & 2 dans le processus i d'osmoadaptation. De plus, les cellules arrêtent temporairement leur cycle cellulaire lors de ce processus d'osmoadaptation. Conformément à cette observation, 68% des protéines impliquées dans la transition G1 / S ont subi des modifications de la phosphorylation, lesquelles reflétant peut-être leur régulation, au cours des 30 premières minutes de choc osmotique. Les kinases et les phosphatases sont connues pour fortement se réguler les unes les autres. Un réseau de KP actives interconnectées a révélé que Hog1 était la kinase la plus connectée dans les mesures à l’échelle de temps inférieure à la minute alors que Cdc28 était la plus connectée lors de l’échelle de temps d’une demi-heure. Cela est indicatif du mécanisme par lequel les cellules s'adaptent à une osmolarité élevée. Par exemple, Hog1 est responsable de la détection rapide et de l’adaptation, et Cdc28, de l’arrêt et de la régulation du cycle cellulaire. En résumé, j'ai soutenu qu'il était possible d'identifier des phosphopeptides dynamiques spécifiques à un stimulus dans l’échelle de temps d'une demi-heure. J'ai comparé les phosphopeptides dynamiques de l'échelle de temps inférieure à la minute à l'échelle de 30 minutes et j'ai examiné les processus biologiques qui jouent un rôle dans le processus d'osmoadaptif.

Keyphrases: Saccharomyces cerevisiae, Osmoadaptation, Réseau des kinases-phosphatases, Phosphosites fonctionnels, Structure hiérarchique des réseaux, Cycle cellulaire, Osmoadaptif, Cible de la rapamycine chez les mammifères, Système des MAP kinases