Study of ubiquitin-like proteins GABARAP/LGG-1 functions by CRISPR-Cas9 engineering during autophagy and development in Caenorhabditis elegans
Etude des fonctions des protéines « ubiquitin-like » GABARAP/LGG-1 via l’ingénierie CRISPR-Cas9 au cours de l’autophagie et du développement chez Caenorhabditis elegans
Résumé
Autophagy is an important recycling process for the maintenance of cell homeostasis, allowing the recycling of cytoplasmic components. This mechanism is conserved among eukaryotes. In mammals, six homologs of atg8 exist (LC3A, LC3B, LC3C, GABARAP, GABARAPL1, GABARAPL2) and have multiple roles during this process, in the initiation, the recognition of cargo, the closure of autophagosomes and the fusion with the lytic compartment. These proteins exist in several forms, the precursor (form P) is cleaved into a cytosolic protein (form I) which, via a lipid conjugation system, is localized to the membrane (form II). Our research focuses on LGG-1, the homologue of the GABARAP family, essential for the viability and the development of the nematode Caenorhabditis elegans. In order to determine the different roles of GABARAP/LGG-1, we generated mutants by CRISPR/ CAS9, allowing expression of only the precursor, only the mature cytosolic form, or both. We were able to show that glycine116 of LGG-1 is essential for an efficient precursor cleavage and the localization of LGG-1 to autophagosome membranes. Our results show that a non-lipidable form of LGG-1 is sufficient to maintain both selective autophagy during the development (mitophagy and aggregation), and the physiological global autophagy during aging, or induced following a nutritional stress. Our results suggest that the major function of the mature cleaved form is involved in the early induction stages of the process.
La macroautophagie est un processus de dégradation important pour le maintien de l'homéostasie cellulaire permettant le recyclage des composants cytoplasmiques par des vésicules à double membranes : les autophagosomes. La protéine « ubiquitin-like » Atg8 possède des rôles multiples au cours de ce processus. Ce mécanisme est conservé dans le règne eucaryote. Chez les mammifères six homologues d’atg8 existent (LC3A, LC3B, LC3C, GABARAP, GABARAPL1, et GABARAPL2) et ont des rôles multiples au cours de ce processus dans l'initiation, la reconnaissance du cargo, la fermeture des autophagosomes et la fusion avec le compartiment lytique. Ces protéines existent sous plusieurs formes, le précurseur (forme P) est clivé en une protéine cytosolique (forme I), qui, via un système de conjugaison à un lipide, est localisée à la membrane (forme II). Notre recherche se concentre sur LGG-1, l’homologue de la famille GABARAP, essentielle à la viabilité et au développement du nématode Caenorhabditis elegans.Afin de déterminer les différents rôles de GABARAP/LGG-1, nous avons généré des mutants par CRISPR/CAS9 permettant d’exprimer soit uniquement le précurseur soit la forme mature cytosolique, soit les deux. J’ai pu montrer que la glycine116 de LGG-1 est essentielle pour le clivage du précurseur et la localisation de LGG-1 aux membranes des autophagosomes. Nos résultats montrent qu’une forme non lipidable de LGG-1 est suffisante pour maintenir à la fois l’autophagie sélective au cours du développement (mitophagie et agréphagie) et l’autophagie globale physiologique au cours du vieillissement, ou induite suite à un stress nutritionnel. Nos résultats suggèrent que la fonction majeure de la forme clivée mature interviendrait dans des étapes précoces d’induction du processus.
Origine : Version validée par le jury (STAR)