Etude de la voie du coenzyme Q¦ chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Coenzyme Q (ubiquinone or Q) is a lipophilic organic molecule composed of a substituted benzoquinone and a polyisoprenyl chain containing 6 units in Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 in Escherichia coli (Q8) and 10 in humans (Q10). Q has a well known role as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain and also functions as a membrane soluble antioxidant. Primary Q10 deficiency has now been linked to mutations in six genes of Q biosynthesis and results in severe pathologies. The biosynthesis of Q is mitochondrial and requires at least nine proteins in yeast (Coq1-Coq9). 4-hydroxybenzoate (4-HB) and para-aminobenzoic acid (pABA) are the long-known aromatic precursors of the benzoquinone ring of Q. Despite intensive research efforts and the biological importance of Q, some biosynthetic steps are still uncharacterized. Herein we report that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. We also demonstrate that the overexpression of the protein Coq8, which is proposed to be a kinase, in Δcoq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Moreover, we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the Δcoq strains. The overexpression of Coq8 helped us clarify the role of some proteins (Coq4, Coq9). We also show that using synthetic analogues of 4-HB and pABA allows bypassing deficient biosynthetic steps in some mutants. This result opens new perspectives to address the deficiencies in coenzyme Q which until now are processed by Q supplementation. Finally, the deamination reaction, which is essential for Q6 biosynthesis from pABA remains misunderstood but our results strongly suggest the involvement of Coq6 in this step.Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape

Coenzyme q biosynthesis: coq6 is required for the c5-hydroxylation reaction and substrate analogs rescue coq6 deficiency.

International audienceCoenzyme Q (Q), an essential component of eukaryotic cells, is synthesized by several enzymes from the precursor 4-hydroxybenzoic acid. Mutations in six of the Q biosynthesis genes cause diseases that can sometimes be ameliorated by oral Q supplementation. We establish here that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. In an unusual way, the ferredoxin Yah1 and the ferredoxin reductase Arh1 may be the in vivo source of electrons for Coq6. We also show that hydroxylated analogs of 4-hydroxybenzoic acid, such as vanillic acid or 3,4-dihydroxybenzoic acid, restore Q biosynthesis and respiration in a Saccharomyces cerevisiae coq6 mutant. Our results demonstrate that appropriate analogs of 4-hydroxybenzoic acid can bypass a deficient Q biosynthetic enzyme and might be considered for the treatment of some primary Q deficiencies

Overexpression of the Coq8 kinase in Saccharomyces cerevisiae coq null mutants allows for accumulation of diagnostic intermediates of the coenzyme Q6 biosynthetic pathway.

International audienceMost of the Coq proteins involved in coenzyme Q (ubiquinone or Q) biosynthesis are interdependent within a multiprotein complex in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Lack of only one Coq polypeptide, as in Δcoq strains, results in the degradation of several Coq proteins. Consequently, Δcoq strains accumulate the same early intermediate of the Q(6) biosynthetic pathway; this intermediate is therefore not informative about the deficient biosynthetic step in a particular Δcoq strain. In this work, we report that the overexpression of the protein Coq8 in Δcoq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Coq8 has been proposed to be a kinase, and we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the Δcoq strains. This stabilization results in the accumulation of several novel Q(6) biosynthetic intermediates. These Q intermediates identify chemical steps impaired in cells lacking Coq4 and Coq9 polypeptides, for which no function has been established to date. Several of the new intermediates contain a C4-amine and provide information on the deamination reaction that takes place when para-aminobenzoic acid is used as a ring precursor of Q(6). Finally, we used synthetic analogues of 4-hydroxybenzoic acid to bypass deficient biosynthetic steps, and we show here that 2,4-dihydroxybenzoic acid is able to restore Q(6) biosynthesis and respiratory growth in a Δcoq7 strain overexpressing Coq8. The overexpression of Coq8 and the use of 4-hydroxybenzoic acid analogues represent innovative tools to elucidate the Q biosynthetic pathway

Reduction in the levels of CoQ biosynthetic proteins is related to an increase in lifespan without evidence of hepatic mitohormesis

Mitohormesis is an adaptive response induced by a mild mitochondrial stress that promotes longevity and metabolic health in different organisms. This mechanism has been proposed as the cause of the increase in the survival in Coq7+/− (Mclk1+/−) mice, which show hepatic reduction of COQ7, early mitochondrial dysfunction and increased oxidative stress. Our study shows that the lack of COQ9 in Coq9Q95X mice triggers the reduction of COQ7, COQ6 and COQ5, which results in an increase in life expectancy. However, our results reveal that the hepatic CoQ levels are not decreased and, therefore, neither mitochondrial dysfunction or increased oxidative stress are observed in liver of Coq9Q95X mice. These data point out the tissue specific differences in CoQ biosynthesis. Moreover, our results suggest that the effect of reduced levels of COQ7 on the increased survival in Coq9Q95X mice may be due to mitochondrial mechanisms in non-liver tissues or to other unknown mechanisms.This work was supported by grants from Ministerio de Economía Competitividad, Spain, and the ERDF (Grant Number SAF2015-65786-R), from the Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo, Junta de Andalucía (grant number P10-CTS-6133) and from the University of Granada (grant reference “UNETE”, UCE-PP2017-06). AHG is a “FPU fellow” from the Ministerio de Educación Cultura y Deporte, Spain. MLS was a predoctoral fellow from the Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo, Junta de Andalucía. LCL was supported by the “Ramón y Cajal” National Programme, Ministerio de Economía y Competitividad, Spain (RYC-2011-07643)

Etude de la voie du coenzyme Q¦ chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Coenzyme Q (ubiquinone or Q) is a lipophilic organic molecule composed of a substituted benzoquinone and a polyisoprenyl chain containing 6 units in Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 in Escherichia coli (Q8) and 10 in humans (Q10). Q has a well known role as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain and also functions as a membrane soluble antioxidant. Primary Q10 deficiency has now been linked to mutations in six genes of Q biosynthesis and results in severe pathologies. The biosynthesis of Q is mitochondrial and requires at least nine proteins in yeast (Coq1-Coq9). 4-hydroxybenzoate (4-HB) and para-aminobenzoic acid (pABA) are the long-known aromatic precursors of the benzoquinone ring of Q. Despite intensive research efforts and the biological importance of Q, some biosynthetic steps are still uncharacterized. Herein we report that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. We also demonstrate that the overexpression of the protein Coq8, which is proposed to be a kinase, in Δcoq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Moreover, we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the Δcoq strains. The overexpression of Coq8 helped us clarify the role of some proteins (Coq4, Coq9). We also show that using synthetic analogues of 4-HB and pABA allows bypassing deficient biosynthetic steps in some mutants. This result opens new perspectives to address the deficiencies in coenzyme Q which until now are processed by Q supplementation. Finally, the deamination reaction, which is essential for Q6 biosynthesis from pABA remains misunderstood but our results strongly suggest the involvement of Coq6 in this step.Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape

Amélioration des performances mécaniques de matériaux de fondations routières par calcification chimique

«RÉSUMÉ: Les techniques courantes de construction et de réhabilitation des chaussées reposent sur l’amélioration de l’état géotechnique des matériaux routiers au moyen du compactage ou par l’ajout d’un liant chimique. Malgré leur grande efficacité sur le plan technique, ces opérations de stabilisation mécanique et chimique demeurent coûteuses et engendrent parfois un impact sur l’environnement. Pour pallier ces contraintes, la recherche de solutions alternatives pouvant s’inscrire pleinement dans le contexte du développement durable est en plein essor. Parmi ces solutions, la stabilisation par calcification chimique a très récemment fait son apparition avec le principe de renforcer le sol en place par le biais de précipités chimiquement produits. La calcification chimique consiste à introduire, dans la matrice du sol, des produits réactifs susceptibles de générer une réaction indispensable à la précipitation de carbonate de calcium. Localisés aux points de contact des grains, ces précipités forment des ponts de cimentation liant les particules de sol entre elles de sorte à améliorer leurs caractéristiques mécaniques. Dans cette étude, quatre réactions chimiques potentielles sont impliquées dans le mécanisme de précipitation envisagé. Ces réactions se différencient par la nature des produits chimiques utilisés en tant que sources de calcium et de carbonates.» et «----------ABSTRACT: Common pavement construction and rehabilitation techniques are based on improving the geotechnical state of road materials through compaction or addition of a chemical binder. Despite their high technical efficiency, these mechanical and chemical stabilization operations remain costly and can sometimes impact the environment. To overcome these constraints, the search for alternative solutions that can be fully integrated into the context of sustainable development is booming. Among these solutions, the stabilization by chemical calcification has very recently appeared with the principle of strengthening the soil in place by means of chemically produced precipitates. Chemical calcification involves the introduction into the soil matrix of reagents capable of generating an indispensable reaction to calcium carbonate precipitation. Located at grain contact points, these precipitates form cement bridges that bind soil particles together to improve their mechanical characteristics. In this study, four potential chemical reactions are involved in the proposed precipitation mechanism. These reactions differ in the nature of the chemicals used as sources of calcium and carbonates.

The impact of the Arab Spring on democracy in the Arab world : A comparative study of the divergent democratic development of Tunisia and Egypt

The outbreak of the Arab Spring took place more than ten years ago and is currently of great interest to researchers. The suicide of the street vendor Bouazizi is considered the start of the revolution. As a result of the uprisings, both Tunisia and Egypt succeeded in overthrowing their authoritarian leaders and regimes. However, Tunisia managed to maintain and develop a democratic political system, unlike Egypt, which is still classified as an authoritarian dictatorship. The main purpose of this study has been to find explanations for why a regime change took place in both countries during the Arab Spring and why Tunisia’s democratization process remained successful compared to Egypt’s. Huntington’s transition processes and consolidation theory have been helpful in finding answers to these questions. The study is of a comparative nature where the most similar system design has been applied. A key conclusion concerns the fact that Egypt’s non-neutral and powerful military has undermined the country’s democratization process. In contrast, Tunisia’s democratization process has been characterized by a peaceful period with a neutral military and political actors willing to negotiate with each other despite divided political views

Study of The Biosynthetic Pathway of Coenzyne Q in Saccharomyces cerevisiae.

Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape.Coenzyme Q (ubiquinone or Q) is a lipophilic organic molecule composed of a substituted benzoquinone and a polyisoprenyl chain containing 6 units in Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 in Escherichia coli (Q8) and 10 in humans (Q10). Q has a well known role as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain and also functions as a membrane soluble antioxidant. Primary Q10 deficiency has now been linked to mutations in six genes of Q biosynthesis and results in severe pathologies. The biosynthesis of Q is mitochondrial and requires at least nine proteins in yeast (Coq1-Coq9). 4-hydroxybenzoate (4-HB) and para-aminobenzoic acid (pABA) are the long-known aromatic precursors of the benzoquinone ring of Q. Despite intensive research efforts and the biological importance of Q, some biosynthetic steps are still uncharacterized. Herein we report that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. We also demonstrate that the overexpression of the protein Coq8, which is proposed to be a kinase, in Δcoq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Moreover, we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the Δcoq strains. The overexpression of Coq8 helped us clarify the role of some proteins (Coq4, Coq9). We also show that using synthetic analogues of 4-HB and pABA allows bypassing deficient biosynthetic steps in some mutants. This result opens new perspectives to address the deficiencies in coenzyme Q which until now are processed by Q supplementation. Finally, the deamination reaction, which is essential for Q6 biosynthesis from pABA remains misunderstood but our results strongly suggest the involvement of Coq6 in this step

Etude de la voie du coenzyme Q chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape.Coenzyme Q (ubiquinone or Q) is a lipophilic organic molecule composed of a substituted benzoquinone and a polyisoprenyl chain containing 6 units in Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 in Escherichia coli (Q8) and 10 in humans (Q10). Q has a well known role as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain and also functions as a membrane soluble antioxidant. Primary Q10 deficiency has now been linked to mutations in six genes of Q biosynthesis and results in severe pathologies. The biosynthesis of Q is mitochondrial and requires at least nine proteins in yeast (Coq1-Coq9). 4-hydroxybenzoate (4-HB) and para-aminobenzoic acid (pABA) are the long-known aromatic precursors of the benzoquinone ring of Q. Despite intensive research efforts and the biological importance of Q, some biosynthetic steps are still uncharacterized. Herein we report that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. We also demonstrate that the overexpression of the protein Coq8, which is proposed to be a kinase, in coq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Moreover, we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the coq strains. The overexpression of Coq8 helped us clarify the role of some proteins (Coq4, Coq9). We also show that using synthetic analogues of 4-HB and pABA allows bypassing deficient biosynthetic steps in some mutants. This result opens new perspectives to address the deficiencies in coenzyme Q which until now are processed by Q supplementation. Finally, the deamination reaction, which is essential for Q6 biosynthesis from pABA remains misunderstood but our results strongly suggest the involvement of Coq6 in this step.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Involvement of mitochondrial ferredoxin and para-aminobenzoic acid in yeast coenzyme Q biosynthesis.: pABA is a precursor of yeast coenzyme Q

International audienceYeast ubiquinone or coenzyme Q(6) (Q(6)) is a redox active lipid that plays a crucial role in the mitochondrial electron transport chain. At least nine proteins (Coq1p-9p) participate in Q(6) biosynthesis from 4-hydroxybenzoate (4-HB). We now show that the mitochondrial ferredoxin Yah1p and the ferredoxin reductase Arh1p are required for Q(6) biosynthesis, probably for the first hydroxylation of the pathway. Conditional Gal-YAH1 and Gal-ARH1 mutants accumulate 3-hexaprenyl-4-hydroxyphenol and 3-hexaprenyl-4-aminophenol. Para-aminobenzoic acid (pABA) is shown to be the precursor of 3-hexaprenyl-4-aminophenol and to compete with 4-HB for the prenylation reaction catalyzed by Coq2p. Yeast cells convert U-((13)C)-pABA into (13)C ring-labeled Q(6), a result that identifies pABA as a new precursor of Q(6) and implies an additional NH(2)-to-OH conversion in Q(6) biosynthesis. Our study identifies pABA, Yah1p, and Arh1p as three actors in Q(6) biosynthesis