Academic literature on the topic 'HU Protein'

La spermatogenèse est un processus élaboré permettant d'une part le maintien de cellules souches par divisions mitotiques et d'autre part la production de spermatozoïdes par différenciation. Au cours des dernières étapes de la différenciation, la chromatine se compacte, ne laissant plus à la cellule la possibilité de transcrire ses gènes. Du fait de l'arrêt brutal de la transcription, bien avant la fin du processus de différenciation, la cellule germinale utilise le stock d'ARN messagers (ARNm) préexistants pour finaliser sa différenciation. Ce phénomène repose sur la régulation fine du stockage et de la traduction des ARNm au cours du temps, deux régulations post-transcriptionnelles encore très peu documentées dans les cellules germinales. Au cours de ma thèse je me suis intéressée au rôle potentiel de deux protéines de liaison à l'ARN exprimées dans le testicule de souris: HuR/ELAVL1 et AUF1/hnRNP D. Dans les cellules somatiques, ces protéines lient les séquences riches en adénines et uridines (AU-rich element ou ARE) localisées dans la région 3' non codante de certains ARNm (ARN à ARE). HuR protége de la dégradation ses ARN à ARE cibles et favorise leur traduction, alors qu'AUF1 induit leur dégradation. Afin d'étudier la contribution d'HuR et d'AUF1 aux mécanismes post-transcriptionnels indispensables au bon déroulement de la spermatogénèse, nous avons dans un premier temps examiné leur patron d'expression. Nous avons montré que l'expression d'HuR est étroitement régulée au cours de la spermatogénèse, alors que celle d'AUF1 est ubiquitaire. Dans un second temps, nous avons utilisé des lignées de souris transgéniques surexprimant HuR (HuRtg) ou AUF1 (AUF1tg) établies au laboratoire et montré que la surexpression d'HuR et non celle d'AUF1 altère la spermatogenèse, entraînant leur stérilité dans 25% des cas (Sertoli Cells Only syndrome). Par la suite, nous avons mis évidence que de nombreux ARN à ARE, naturellement abondamment exprimés dans le testicule, sont dérégulés dans les cellules germinales HuRtg et AUF1tg. Une étude approfondie des ARN cibles d'HuR et d'AUF1, a révélé que ces deux protéines ont une activité différente car elles s'associent à des ARN différents dans les cellules germinales. .<br>Spermatogenesis, the elaborate process by which sperm are produced, is marked by dramatic proliferation and differentiation. During the late steps of spermatogenesis, transcription suddenly ceases prior the end of differentiation, because of drastic epigenetic modifications that result in chromatin compaction. Thus, haploid germ cells make use of extensive temporal mRNA storage and translation regulation to ensure stage-specific protein synthesis. Factors and cellular compartments involved in these post-transcriptional controls are still poorly understood. During my PhD, I hypothesized that the two RNA binding proteins HuR/ELAVL1 and AUF1/hnRNP D, might play a role in these controls. They bind AU-rich element-containing mRNAs (ARE-mRNAs) in somatic cells and regulate their stability and translation: HuR protects ARE-mRNAs from degradation and favours their translation, whereas AUF1 usually induces their degradation. First, to investigate the contribution of HuR and AUF1 to the post-transcriptional mechanisms occurring in germ cells, I used transgenic mice derived in our laboratory overexpressing HuR (HuRtg) and AUF1 (AUF1tg) in their testes. Strikingly, whereas spermatogenesis proceeded normally in AUF1tg mice, HuR overexpression impaired spermatogenesis, revealing the importance of a regulated expression of HuR to fulfill male germ cell differentiation. The comparative analysis of AU-transcriptome of pre-pubertal wild type testes with that of HuRtg and AUF1tg testes, combined with computational analyses and RNA/Protein immunoprecipitation experiments, revealed that these two proteins regulate different targets mRNAs and thus exhibit different activities. .

Proteins that bind to both DNA and RNA embody the ability to perform multiple functions by a single gene product. These nucleic acid binding proteins in prokaryotes can play a vital role in many cellular processes, including replication, transcription, gene expression, recombination, and repair, to name a few. Nucleic acid binding proteins have unique functional characteristics that stem from their structural attributes that have evolved in a widely-conserved manner. In Escherichia coli (E. coli), the highly-conserved histone-like protein, HU, which predominates as a heterodimer of HUα and HUβ, has been found to bind to both dsDNA and ssDNA. Likewise, RNA-binding proteins contain various structural motifs, many of which are also conserved amongst many bacterial species like the RNA recognition motif. However, in Porphyromonas gingivalis, a periodontal pathogen, the histone-like, HU proteins and the RNA-binding protein (RBP) are not well characterized compared to their respective structures in E. coli. In our study, we sought to characterize and compare the HU proteins and RBP in order to gain a better understanding of their structure and function in the cell. Our data showed the HU proteins predominate as homo-tetramers and RBP as a monomer. We demonstrated single-stranded DNA binding with all three proteins. We found both P. gingivalis HU subunits bind non-specifically to ssDNA but show preferential binding to poly(dG) content, while binding to poly(dA) the weakest. These results show that HUα, HUβ and RBP are novel ssDNA binding proteins in P. gingivalis, indicating an expanded role and function within the cell.

Le but de cette thèse était de comprendre le rôle des protéines de la famille ELAV/Hu dans le développement, le maintien et la fonction des neurones par l’analyse phénotypique de mutants de dérégulation d'elav/Hu sur deux organismes modèles. Chez le xénope, nous avons montré que 3 homologues de la famille elav/Hu (elrB, elrC et elrD) sont exprimés de façon différentielle au cours du développement du système nerveux, suggérant un rôle dans différentes phases de la maturation des neurones et la définition de différents sous-domaines neuraux. La dérégulation de l’expression d'elrB dans les embryons de xénope réduit l'expression de marqueurs neuraux précoces, stoppe la prolifération cellulaire et induit l’apoptose, suggérant un rôle dans la régulation post-transcriptionnelle de gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire et/ou l'apoptose. Chez la drosophile, l’expression ubiquitaire d’elav obtenue grâce au système UAS/Gal4 produit un phénotype de dépigmentation de la cuticule et des soies similaire à celui de mutants de la voie de biosynthèse de la dopamine (DA ; neuromodulateur et intermédiaire de synthèse de la cuticule chez la drosophile). Ce phénotype de dépigmentation suggère qu'elav régulerait l'obtention de la tyrosine hydroxylase (TH) neurale qui contrôle la 1ère étape de la biosynthèse de DA. Ce travail suggère que les protéines ELAV/Hu participent au contrôle du cycle cellulaire et/ou de l'apoptose en plus de leur rôle dans la différenciation des neurones. L'identification de la TH comme cible potentielle d'ELAV suggère un rôle dans le contrôle de la synthèse de la DA, établissant ainsi un lien entre la présence d'ELAV et la fonction du système nerveux<br>The goal of this thesis was to understand the role of ELAV/Hu family proteins in the development, maintenance and function of neurons, using phenotypic analyses of deregulation mutants in two models. In Xenopus, we showed that 3 elav/Hu family homologs (elrB, elrC, and elrD) are differentially expressed during nervous system development, suggesting a role in different phases of neuron maturation and the definition of different neural sub-domains. Deregulating elrB expression in Xenopus embryos reduced early neuronal markers expression, stopped cell proliferation, and induced apoptosis, suggesting a role in post-transcriptional regulation of genes controlling cell cycle and/or apoptosis. In Drosophila, ubiquitous expression of elav, obtained with the UAS/Gal4 system, produced a phenotype of cuticle and bristles depigmentation. This phenotype, similar to that of mutants of dopamine (DA; neuromodulator and cuticle biosynthesis intermediate in Drosophila) biosynthesis. This depigmentation phenotype suggests that elav could regulate production of neural tyrosine hydroxylase (TH), which control the first step of DA biosynthesis. This work suggests that ELAV/Hu proteins participate in the control of cell cycle and/or apoptosis in addition to their role in neuron differentiation. Identification of TH as a potential target of ELAV suggests a role in controlling the biosynthesis of DA, thus establishing a link between ELAV presence and its function in the nervous system

HU est une protéine bactérienne de type histone impliquée dans de nombreuses fonctions biologiques telles que la compaction, la transcription, la réplication et la réparation de l'ADN. Chez E. coli, il existe trois espèces dimériques de HU (HUα2, HUβ2 et HUαβ) ayant des rôles biologiques distincts. La formation de l'hétérodimère repose sur un échange de chaines peptidiques entre les homodimères. Un mécanisme modèle a été proposé par Ramstein et collaborateurs (J.M.B. 331, 101-121 2003) et a servi de point de départ a ce travail. Dans ce modèle, les homodimères transitent d'une conformation native (N2) vers une conformation intermédiaire (I2). Les homodimères sous forme I2 s'associent ensuite dans un hétérotetramère transitoire qui se redissocie en formant des hétérodimères. L'objectif principal de ce travail de thèse a été de caractériser chaque étape du mécanisme d'échange du point de vue structural et cinétique. Parmi les principaux résultats de ce travail, deux structures originales, HUβ2 de E. coli et HU de L. lactis, ont été obtenues par diffraction des rayons X et complètent la caractérisation structurale des protéines HU sous leur forme N2. Un modèle de la conformation I2, partiellement désordonnée, a été élaboré à partir des résultats obtenus en RMN et en simulation de dynamique moléculaire. De plus, l'existence de la conformation tétramérique a été mise en évidence en faible concentration par spectrométrie de masse en conditions natives. Des protocoles de production/purification/oxydation ont été mis au point pour l'introduction de ponts disulfure afin de stabiliser la conformation tétramérique en vue de sa caractérisation structurale. L'ensemble des données acquises par ces différentes méthodes biophysiques affine la compréhension du mécanisme d'échange de chaines d'un point de vue structural et cinétique et met en lumière le rôle clef de la conformation I2 dans le contrôle de la composition des dimères de HU<br>HU is a histone like protein of bacteria involved in numerous biological functions such as DNA compaction, transcription, replication and repair. In E. coli, three HU dimers types are present (HUα2, HUβ2 et HUαβ) and show distinct biological roles. The heterodimer is formed from homodimers through a peptidic chain exchange. A model of this mechanism has been proposed by Ramstein and coworkers (J.M.B. 331, 101-121 2003) and was used as a starting point for this study. In this model, homodimers undergo a conformationnal change from a native state (N2) toward an intermediate state (I2). Then, I2 homodimers associate to form a transient heterotetramer which then dissociate into heterodimers. The main aim of this work was to characterize the structure and kinetic of each step of this mechanism. Major results of this work include the elucidation of two original crystal structures : HUβ2 from E. coli and HU from L. lactis in N2 states. A model of the partially disordered I2 state has also been proposed for HUβ2 and HUα2, and is consistent with results obtained from both NMR and molecular dynamics experiments. In addition, the existence of a low concentration tetrameric conformation has been evidenced by native mass spectrometry experiments. A protocol of production/purification/oxydation as been developped for the introduction of disulfide bridges in order to stabilize this conformation and characterize its structure. Together, results obtained from these different biophysical means refine our understanding of the chain exchange mechanism at the molecular level and highlight the role of the I2 conformation in controlling HU dimers composition

Protein (mis)folding into highly ordered, fibrillar structures, amyloid fibrils, is a hallmark of several, mainly neurodegenerative, disorders. The mechanism of this supra-molecular self-assembly reaction, as well as its relationship to protein folding are not well understood. In particular, the molecular origin of the metastability of the soluble state of proteins with respect to the aggregated states has not been clearly established. In this dissertation, it is demonstrated, that highly accurate kinetic experiments, using a novel biosensing method, can yield fundamental insight into the dynamics of proteins in the region of the free energy landscape corresponding to protein aggregation. First, a section on Method development describes the extension and elaboration of the previously established kinetic assay relying on quartz crystal microbalance measurements for the study of amyloid fibril elongation (Chapter 3). This methodology is then applied in order to study in great detail the origin of the various contributions to the free energy barriers separating the soluble state of a protein from its aggregated state. In particular, the relative importance of residual structure, hydrophobicity (Chapter 4) and electrostatic interactions (Chapter 5) for the total free energy of activation are discussed. In the last part of this thesis (Chapter 6), it is demonstrated that this biosensing method can also be used to study the binding of small molecules to amyloid fibrils, a very useful feature in the framework of the quest for potential inhibitors of amyloid formation. In addition, it is shown that Thioflavin T, to-date the most frequently employed fluorescent label molecule for bulk solution kinetic studies, can in the presence of potential amyloid inhibitor candidates be highly unreliable as a means to quantify the effect of the inhibitor on amyloid formation kinetics. In summary, the work in this thesis contributes to both the fundamental and the applied aspects of the field of protein aggregation.

Hu est parmi les proteines affines a l'adn la plus abondante d'e. Coli. C'est un dimere constitue de deux sous-unites, qui existe sous trois formes: alpha beta, alpha 2 et beta 2. Hu ne reconnait pas de sequence particuliere. Il a ete montre recemment qu'hu reconnait des structures cruciformes de l'adn. Par ailleurs, l'effet d'hu sur la conformation de l'adn a ete bien etabli. Nous avons etudie le role d'hu dans trois mecanismes: la replication, la recombinaison et la reparation ; ainsi que la compensation d'hu par ihf. Nos resultats ont montre qu'ihf ne compense pas l'absence d'hu dans la cellule. Nous montrons qu'hu joue un role dans la reparation de l'adn in vivo et in vitro. En effet, le double mutant d'hu presente une grande sensibilite aux rayonnements ionisants hu intervient egalement dans la recombinaison et nous montrons qu'hu peut moduler la repartition et l'activite de la proteine reca. En ce qui concerne le role d'hu dans la replication, nous montrons que la surproduction de beta 2 compense la thermosensibilite de la proteine dnaa dans un triple mutant dnaa46ts hupab