Characterization of «par-4-»dependent germ line stem cell quiescence in Caenorhabditis elegans

Abstract

Upon encountering harsh environmental conditions, Caenorhabditis elegans larvae are able to alter their developmental program and enter the dauer diapause, an alternative developmental stage that enables larvae to endure long periods of stress. During this arrested state, the germ line stem cells, which normally divide during reproductive development, halt their proliferation and are consequently rendered quiescent. Previous work has implicated a role for PAR-4/LKB1 in germ line stem cell quiescence. Inactivating mutations in par-4 result in aberrant germ line stem cell proliferation during the dauer diapause, suggesting that PAR-4 is required for germ cell cycle arrest. LKB1 is a tumor suppressor protein kinase that is implicated in the rare, autosomal dominant disease Peutz-Jeghers syndrome (PJS). In order to better understand its function in tumorigenesis, we characterized its role in regulating cellular quiescence in developmentally arrested larvae using a genome-wide, RNA interference-based screen to identify suppressors of PAR-4-dependent germ line hyperplasia. We identified 50 genes whose loss-of-function was found to rescue the germ line hyperplasia observed in par-4 dauer larvae, suggesting that their expression is misregulated in the absence of PAR-4/LKB1. In addition, we demonstrated the importance of PAR-4-dependent germ line arrest by characterizing the post-dauer, reproductive capacity of par-4 mutants, which was significantly reduced. Future endeavors include the characterization of key candidates—many of which impinge on the cytoskeleton and the extracellular matrix—as well as the post-dauer germ line defects observed in par-4 animals.Lors de conditions environnementales hostiles, la larve Caenorhabditis elegans est capable d'altérer son programme de développement. Elle entre en phase dauer diapause, un stade alternative de développement qui permet d'endurer des longues périodes de stress. Durant ce stade, les cellules souches germinales, qui normalement se divisent durant leur développement reproductif, arrêtent leur prolifération et deviennent quiescentes. Plusieurs études ont impliqués PAR-4/LKB1 comme acteur dans l'arrêt du cycle des cellules germinales. Lorsqu'on inactive par-4 à l'aide d'une mutation, les cellules souches germinales prolifèrent de façon anormales lors de la dauer diapause, ce qui suggère que PAR-4 est nécessaire pour l'arrêt du cycle des cellules germinales. LKB1 est une protéine kinase impliqué dans le syndrome Peutz-Jeghers (PJS). Pour comprendre la fonction de LKB1 dans la tumorogenèse, nous avons caractériser son rôle dans la régulation de la quiescence cellulaire des larves en arrêt développemental, utilisant un crible ARNi global, afin d'identifier les suppresseurs de l'hyperplasie germinale induite par PAR-4. Nous avons identifiés 50 gènes dont la perte de fonction était capable de empêcher l'hyperplasie observée chez les larves dauer par-4, suggérant que leur expression est dérégulé en l'absence de PAR-4/LKB1. De plus nous avons démontré l'importance de PAR-4 dans l'arrêt du cycle des cellules germinales en caractérisant la capacité reproductive nettement diminuée des larves mutantes en post dauer. Dans le future, nous recommandons que des recherches supplémentaires caractérisent les gènes clés qui ont le potentiel de empêcher l'hyperplasie observée chez les larves dauer par-4