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Arpp19, une protéine centrale dans la décision de la cellule à se diviser

proposé par Aude DUPRE, Laboratoire de Biologie du Développement, UMR7622, CNRS & Sorbonne-Université, Equipe Biologie de l’ovocyte, 75005 Paris

Projet de stage : La division cellulaire est au cœur de la reproduction, du développement, de la croissance et de la maintenance des êtres vivants. Ce processus est orchestré par la phosphorylation de protéines, résultant de l’action de kinases et de phosphatases. Au centre de ce réseau moléculaire se trouvent la kinase Cdk1 et sa phosphatase antagoniste, PP2A. Lors de la transition G2/M, Cdk1 est activée et assure l’inhibition de son enzyme antagoniste, PP2A, via un inhibiteur spécifique de PP2A, la protéine Arpp19. Cdk1 conduit en effet à la phosphorylation d’Arpp19 sur la sérine S67. Sous cette forme phosphorylée sur S67, Arpp19 inhibe PP2A, ce qui permet à Cdk1 de phosphoryler efficacement les protéines de la division cellulaire. Notre équipe a découvert un nouveau rôle d’Arpp19 dans le contrôle de la division, en utilisant le modèle de l’entrée en division des cellules germinales femelles (ovocytes). Ces cellules sont naturellement bloquées en prophase de 1ère division méiotique, équivalent à une phase G2, un arrêt assuré par l’activité de la kinase PKA chez les vertébrés. Les ovocytes reprennent la division cellulaire en réponse à un signal hormonal. La voie de signalisation déclenchée par ce signal démarre avec l’inhibition de PKA et aboutit à l’activation de Cdk1 quelques heures ensuite. Nous avons montré qu’Arpp19 est phosphorylé par PKA sur la sérine 109 dans les ovocytes bloqués en prophase, ce qui contribue à cet arrêt de la cellule. En réponse à l’hormone, PKA est inhibée et Arpp19 est déphosphorylée sur la S109. Cette déphosphorylation d’Arpp19 autorise la cascade d’évènements qui conduit à l’activation de Cdk1. L’état de phosphorylation d’Arpp19 sur S109 oriente donc la décision ovocytaire à se diviser. Le but de ce projet est de comprendre comment Arpp19 phosphorylée par PKA empêche l’activation de Cdk1 et comment sa déphosphorylation autorise la reprise de la méiose. Pour répondre à ces questions, nous utilisons l’ovocyte de Xénope, un modèle de référence pour l’analyse fine biochimique et moléculaire de la division cellulaire. Deux approches vont être mises en place. La première visera à tester les effets d’Arpp19, sous sa forme phosphorylée ou déphosphorylée en S109, sur des mécanismes déjà connus pour être impliqués dans la signalisation hormonale conduisant à Cdk1 active. La seconde approche dite non-biaisée a pour objectif d’identifier les partenaires protéiques spécifiques d’Arpp19 sous sa forme phosphorylée ou déphosphorylée en S109, par spectrométrie de masse. Ces deux approches complémentaires devraient permettre d’éclairer la voie de signalisation qui commande la transition G2/M de la cellule.

Techniques mises en œuvre par le stagiaire : clonage, mutagenèse et autres techniques de biologie moléculaire, expression et purification de protéines et d’ARN, microinjections dans les ovocytes, western blots, immunoprécipitations, dosages d’activité kinase et phosphatase, purification par affinité de protéines étiquetées, spectrométrie de masse.

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