par Mossaid, Ikram 
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur Fahrenkrog, Birthe
Publication Non publié, 2016-08-04
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur Fahrenkrog, Birthe
Publication Non publié, 2016-08-04
Thèse de doctorat
| Résumé : | Nuclear pore complexes (NPCs) are embedded in the nuclear envelope (NE) and composed of proteins called nucleoporins. NPCs as such control the bidirectional traffic of proteins and RNAs between the nucleus and the cytoplasm in eukaryotic cells whereas individual nucleoporins were found to be implicated in other cellular processes such as, cell division, kinetochore assembly, gene expression and cell migration. A prime example for nucleoporin functional versatility can be seen in Nup153. Nup153 is since its discovery known to be a central player in nucleocytoplasmic transport, but additionally participates directly or indirectly, for example, in gene expression and cell cycle control. In this context, it was previously shown that altered levels of Nup153 led to mitotic abnormalities, particularly in cytokinesis and in the spindle assembly checkpoint (SAC). The SAC promotes accurate chromosome separation to ensure the faithful segregation of genetic material to daughter cells. Nup153 was found to interact with the SAC protein Mad1. In the present study, we have further dissected the interaction between Nup153 and Mad1 and investigated the function of the Nup153-Mad1 complex in human cells. By using the high resolution imaging technique “in situ proximity ligation assay”, we found that Nup153 and Mad1 interact with each other exclusively in the presence of a NE, from late mitosis to prophase. By in vitro binding assays, we have confirmed the direct interaction between Nup153 and Mad1 and furthermore identified two independent Nup153-binding sites in Mad1. We have also provided some evidence that Nup153 interacts also with SUMO-modified Mad1.It was previously shown that depletion of Nup153 had no obvious effect on Mad1 and SAC activity. In the present study, we have shown by time-lapse imaging microscopy that the depletion of Mad1 led to a delayed recruitment of Nup153 at the reforming NE during anaphase in living cells, which was often accompanied by a prolongation of anaphase. Furthermore, Mad1 depletion led to alterations in the NE architecture, which were characterized by a change of the membrane curvature at the NPC-NE interface. This was followed by an expansion of the spacing between the inner and outer membranes as seen by electron microscopic and three-dimensional structured illumination investigations. This suggests an implication of Mad1 in a mechanism related to the NE reformation and stability independent of the SAC. Mad1 depletion also resulted in redistribution of the ER network and mitochondria throughout the cell as seen by fluorescence microscopy. Nup153 depletion coincided with the NE abnormalities and alteration of these organelles similar to that seen in Mad1-depleted cells. Further, by fluorescence microscopy, we have shown that Nup153 depletion, but not of Mad1, partially affected the localization of the cytoplasmic nucleoporins in human and in mouse cells and thus the NPC integrity. In conclusion, altogether, our results suggest that Nup153 is essential for NE and NPC integrity. Nup153 has likely separable roles in this context: one in post-mitotic NE reformation with Mad1 and one in interphase in NPC assembly. Nup153-Mad1 complex has a function independent of the spindle checkpoint, but important for the establishment of an intact NE architecture. |
| Les pores nucléaires sont des structures enchâssées dans l’enveloppe nucléaire et composées de protéines appelées les nucléoporines. Ces pores nucléaires contrôlent le trafic bidirectionnel des protéines et des ARNs entre le noyau et le cytoplasme dans les cellules eucaryotes tandis que les nucléoporines individuelles sont également impliquées dans d’autres processus cellulaires tels que la division cellulaire, l’assemblage des kinétochores, l’expression génétique et la migration cellulaire. Un exemple primordial de la versatilité fonctionnelle des nucléoporines peut être observé à travers Nup153. Depuis sa découverte, Nup153 est connue pour être un élément clé dans le transport nucléo-cytoplasmique, mais il a également été démontré qu’elle participait directement ou indirectement à l’expression génétique et au contrôle du cycle cellulaire. Dans ce contexte, nous avons montrés précédemment que des niveaux altérés de Nup153 menaient à des anomalies mitotiques, particulièrement en cytokinèse et dans le point de contrôle de l’assemblage du fuseau mitotique (SAC). Le SAC assure la ségrégation correcte du matériel génétique entre les cellules filles. Il a été montré que Nup153 interagit avec la protéine du SAC Mad1. Dans cette étude, nous avons utilisé une technique d’imagerie de haute résolution, « in situ proximity ligation assay » pour disséquer davantage l’interaction entre Nup153 et Mad1 dans les cellules humaines. Nous avons montré que ces deux protéines interagissent exclusivement au niveau de l’enveloppe nucléaire, depuis les dernières phases de la mitose jusqu’à la prophase. Par des expériences d’interaction in vitro, nous avons également identifiés sur Mad1 deux sites de liaison indépendants pour Nup153. Nous avons également fourni des indications que Nup153 interagit aussi avec une forme SUMOylée de Mad1. La déplétion de Mad1 menait à un recrutement tardif de Nup153 au niveau de l’enveloppe nucléaire en cours de reformation en anaphase dans les cellules vivantes et à des altérations de l’architecture de l’enveloppe nucléaire, caractérisées par un changement de la courbure membranaire au niveau de l’interface pore nucléaire-enveloppe nucléaire. Suite à cela, une expansion de l’espace entre les membranes nucléaires internes et externes a été observée par microscopie électronique. Ceci suggère une implication de Mad1 dans un mécanisme lié à la stabilité de l’enveloppe nucléaire indépendant du SAC. La déplétion de Mad1 résultait également en une redistribution du RE et des mitochondries à travers la cellule. La déplétion de Nup153 coïncidait avec des anomalies similaires au niveau de l’enveloppe nucléaire et des organelles. De plus, la déplétion de Nup153 affectait partiellement la localisation des nucléoporines cytoplasmiques, contrairement à la déplétion de Mad1. Ensemble, nos résultats suggèrent que Nup153 est essentielle pour l’intégrité des pores nucléaires et de l’enveloppe nucléaire. Nup153 semble avoir deux rôles, un au niveau de la formation de l’enveloppe nucléaire en fin de mitose, en complexe avec Mad1 et un autre rôle au niveau de l’assemblage des pores nucléaires. Le complexe Nup153-Mad1 a une fonction indépendante du SAC, mais importante pour l’établissement d’une enveloppe nucléaire intacte. |
