Spécificités fonctionnelles des Hsp70 cytoplasmiques chez la levure

Abstract

Les Hsp70 constituent une famille de chaperons moléculaires ubiquitaires qui jouent des rôles essentiels dans le repliement, le transport ou la dégradation des protéines. Le cytoplasme des cellules eucaryotes contient plusieurs paralogues de Hsp70 fortement conservés qui diffèrent essentiellement par leur expression spatio-temporelle. Plusieurs travaux suggèrent que ces paralogues ont des spécificités fonctionnelles que nous avons cherché à mettre en lumière et caractériser par des approches génétiques. Dans une première étude, nous avons comparé les activités des Hsp70 des levures Saccharomyces cerevisiae (Ssa1-4) et Yarrowia lipolytica (Ssa5-8) lorsqu'elles sont exprimées comme unique Hsp70 chez S. cerevisiae. Nous avons montré que ces Hsp70: 1) assurent la viabilité des cellules mais avec des taux de croissance très différents; 2) ont des effets variables sur la propagation et la stabilité des prions [URE3] et [PSI+]; et 3) permettent la dégradation protéasomale de CFTR avec des cinétiques comparables. Dans une seconde étude, nous avons montré que la formation de biofilms chez la levure dépend de la machinerie Hsp70 qui contrôle, via des voies distinctes, l'expression, la maturation et le recyclage d'une adhésine de surface (Flo11) requise pour ce processus. Enfin, nous avons construit et caractérisé des mutants de Y. lipolytica dans lesquels un ou plusieurs gènes codant des chaperons moléculaires ou acteurs de la protéostase (e.g. Hsp70, Hsp104, CHIP) ont été invalidés. Malgré une forte homologie et une redondance fonctionnelle, les Hsp70 possèdent des propriétés distinctes permettant aux cellules de faire face à différents types de substrats et de conditions de stressHsp70 are a highly conserved family of ubiquitous molecular chaperones that play essential roles in protein folding, transport or degradation. The cytosol of most eukaryotic cells contains multiple highly conserved Hsp70 orthologs that differ mainly by their spatio-temporal expression patterns. While several reports suggest that specialized functions of Hsp70 orthologs were selected through evolution, few studies addressed systematically this issue. First, we compared the ability of Ssa1-Ssa4 from Saccharomyces cerevisiae and Ssa5-Ssa8 from the evolutionary distant yeast Yarrowia lipolytica to perform Hsp70-dependent tasks when expressed as the sole Hsp70 for S. cerevisiae in vivo. We showed that Hsp70 isoforms: 1) supported yeast viability yet with markedly different growth rates; 2) influenced the propagation and stability of the [PSI+] and [URE3] prions; but 3) did not significantly affect the proteasomal degradation rate of CFTR. Second, we showed that biofilm formation in yeast depends on the Hsp70 machinery that controls, through distinct pathways, the expression, maturation and recycling of a cell-surface adhesin (Flo11) required for this process. Finally, we constructed and analyzed Y. lipolytica mutants bearing one or multiple deletion(s) in genes encoding molecular chaperones and others proteostasis modulators (e.g. Hsp70, Hsp104, CHIP). Despite very high homology and overlapping functions, the different Hsp70 orthologs have evolved to possess distinct activities that are required to cope with different types of substrates or stress situationsPARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF