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Agp2 is a plasma membrane protein of the Saccharomyces cerevisiae amino acid transporter family, involved in high-affinity uptake of various substrates including L-carnitine and polyamines. The discovery of two high affinity polyamine permeases, Dur3 and Sam3, prompted us to investigate whether Agp2 directly transports polyamines or acts instead as a regulator. Herein, we show that neither dur3? nor sam3? single mutant is defective in polyamine transport, while the dur3? sam3? double mutant exhibits a sharp decrease in polyamine uptake and an increased resistance to polyamine toxicity similar to the agp2? mutant. Studies of Agp2 localization indicate that in the double mutant dur3? sam3?, Agp2-GFP remains plasma membrane-localized, even though transport of polyamines is strongly reduced. We further demonstrate that Agp2 controls the expression of several transporter genes including DUR3 and SAM3, the carnitine transporter HNM1 and several hexose, nucleoside and vitamin permease genes, in addition to SKY1 encoding a SR kinase that positively regulates low-affinity polyamine uptake. Furthermore, gene expression analysis clearly suggests that Agp2 is a strong positive regulator of additional biological processes. Collectively, our data suggest that Agp2 might respond to environmental cues and thus regulate the expression of several genes including those involved in polyamine transport. © 2013 Aouida et al.

Les sites apuriniques/apyrimidiniques (AP) sont des sites de l’ADN hautement mutagène. Les dommages au niveau de ces sites peuvent survenir spontanément ou être induits par une variété d’agents. Chez l’humain, les sites AP sont réparés principalement par APE1, une enzyme de réparation de l’ADN qui fait partie de la voie de réparation par excision de base (BER). APE1 est une enzyme multifonctionnelle; c’est une AP endonucléase, 3’-diestérase et un facteur redox impliqué dans l’activation des facteurs de transcription. Récemment, il a été démontré qu’APE1 interagit avec l’enzyme glycolytique GAPDH. Cette interaction induit l’activation d’APE1 par réduction. En outre, la délétion du gène GAPDH sensibilise les cellules aux agents endommageant l’ADN, induit une augmentation de formation spontanée des sites AP et réduit la prolifération cellulaire. A partir de toutes ces données, il était donc intéressant d’étudier l’effet de la délétion de GAPDH sur la progression du cycle cellulaire, sur la distribution cellulaire d’APE1 et d’identifier la cystéine(s) d’APE1 cible(s) de la réduction par GAPDH. Nos travaux de recherche ont montré que la déficience en GAPDH cause un arrêt du cycle cellulaire en phase G1. Cet arrêt est probablement dû à l’accumulation des dommages engendrant un retard au cours duquel la cellule pourra réparer son ADN. De plus, nous avons observé des foci nucléaires dans les cellules déficientes en GAPDH qui peuvent représenter des agrégats d’APE1 sous sa forme oxydée ou bien des focis de la protéine inactive au niveau des lésions d’ADN. Nous avons utilisé la mutagénèse dirigée pour créer des mutants (Cys en Ala) des sept cystéines d’APE1 qui ont été cloné dans un vecteur d’expression dans les cellules de mammifères. Nous émettons l’hypothèse qu’au moins un mutant ou plus va être résistant à l’inactivation par oxydation puisque l’alanine ne peut pas s’engager dans la formation des ponts disulfures. Par conséquent, on anticipe que l’expression de ce mutant d, Apurinic/apyrimidinic (AP) sites are highly mutagenic DNA lesions occurring either spontaneously or by the action of DNA damaging agents. In human cells, AP sites are processed by the major DNA repair enzyme APE1 through the base excision repair (BER) pathway. APE1 is a multifunctional protein that has AP endonuclease/3’-diesterase activities in addition to its role as a redox factor in activating many transcription factor. Recently, it has been shown that APE1 interacts with the glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), an interaction that results in the activation of APE1 by reduction. Interestingly, depletion of GAPDH sensitized the cells to DNA damaging agents and induced an increase in spontaneous AP sites frequency. Moreover, cells knocked-down for GAPDH showed defects in proliferation. Here we set up to investigate the effects of GAPDH knockdown on cell cycle progression, APE1 subcellular localization and to identify the cysteine residue(s) of APE1, target(s) of GAPDH reduction. Our studies showed that GAPDH deficient cells arrested in G1 phase of the cell cycle. The defect in cell cycle progression is most probably due to accumulation of DNA damage which activates checkpoints leading to a delay in the cell cycle to allow DNA repair. Furthermore, in GAPDH deficient cells, APE1 formed nuclear foci-like structures that could represent aggregates of the oxidized form of APE1 or inactive APE1 foci on DNA lesions. Using site-directed mutagenesis, we created seven APE1 cysteine to alanine mutants which were cloned into a mammalian expression vector. We expect that at least one of these mutants is likely to resist the inactivation by oxidation as it cannot engage in disulfide bridge formation. Therefore, the expression of this mutant(s) in GAPDH knockdown cells is expected to restore a normal APE1 cellular distribution, rescue the cell cycle defects, and render the cells less sensitive to DNA damaging agents. In conclusion, our results show

Les sites apuriniques/apyrimidinique (AP) représentent une forme de dommage à l’ADN hautement mutagène et ce type de dommage peut survenir spontanément ou être induit par une variété d’agents. Afin de préserver la stabilité génomique, deux familles d’endonucléases de type AP, endo-IV et exo-III, sont nécessaires pour contrecarrer les effets mutagènes des sites AP. Malgré l’identification de membres des deux familles dans plusieurs organismes unicellulaire tels que E.coli et S. cerevisiae, aucun membre de la famille endo-IV n’a été identifié chez les organismes multicellulaires à l’exception de C. elegans et de C. briggsae. Nous avons donc décidé d’investiguer l’importance biologique de APN-1 chez C. elegans par l’utilisation d’une approche de knockdown du gène. Dans notre étude, nous avons montré que le knockdown du gène apn-1 chez C. elegans, en utilisant des ARN d’interférence (ARNi), cause une accumulation de mutations spontanées et induites par des drogues résultant en un délai de l’éclosion des œufs ainsi que par une diminution de la survie et de la longévité des vers adultes. De plus, nous avons montré que cette accumulation de mutations mène à un délai dans la progression du cycle cellulaire durant l’embryogénèse, représentant possiblement une explication du délai dans l’éclosion des œufs. Nous avons montré qu’il y avait une augmentation du niveau de mutations dans la gorge des vers, sans toutefois pouvoir confirmer la distribution de APN-1 qui possède une étiquette GFP. Les animaux transgéniques APN-1-GFP n’exprimaient pas suffisamment de la protéine de fusion pour permettre une visualisation à l’aide d’un microscope à fluorescence, mais la protéine a été détectée par immunobuvardage de type western. Les animaux transgéniques APN-1-GFP étaient instables et avaient des phénotypes concordants avec les défauts génétiques. En conclusion, il semble que C. elegans aie évolué afin de retenir un niveau de base de APN-1 jouant ainsi un rôle versatile afin de mainteni, Apurinic/apyrimidinic (AP) sites are a form of highly mutagenic DNA damage that arise either spontaneously or by a variety of DNA damaging agents. To preserve genomic stability two AP endonuclease families, endo-IV and exo-III, evolved to counteract the mutagenic effect of AP sites. While members of both families were identified in multiple unicellular organisms, notably E. coli and S. cerevisiae, no members of the endo-IV family were identified in multicellular ones, with the exception of C. elegans and its close relatives, particularly C. briggsae. We set out to investigate the biological importance of APN-1 in C. elegans using gene knockdown approach. In our study, we showed that the knockdown of C. elegans apn-1 gene, using RNAi causes the accumulation of spontaneous and drug induced mutations, resulting in a delay in egg hatching, decreased survival and longevity. Furthermore, we have showed that the accumulated mutations lead to delays in cell cycle progression during early embryogenesis, thus providing a possible explanation for the observed delay in hatching. Although we showed increased mutations in the gut of the worm, we were unable to confirm APN-1 distribution tagged with GFP. The transgenic APN-1-GFP animal did not express enough of this fusion protein to be visualized by fluorescent microscopy, although it was detected by Western blot analysis. The transgenic animals over-expressing APN-1-GFP were unstable and showed phenotypes consistent with genetic defects. In conclusion, it would seem that C. elegans has evolved to retain a balanced level of APN-1, which plays a versatile role in maintaining genetic integrity, since this organism lacks a full complement of the enzymes in the base-excision repair pathway.

La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impli, Genomic stability, critical for life, is controlled by DNA replication and repair. DNA replication and repair is mediated through many enzymes, one being ribonucleotide reductase (RNR), an enzyme found in both yeast and humans. RNR catalyzes the reaction involved in the formation of deoxyribonucleotides and is responsible for maintaining dNTP pools required for DNA repair and replication. RNR is an α2β2 tetramer consisting of a large (R1, α2) and small subunit (R2, β2). In S. cerevisiae RNR1 and RNR3 encode α2 (R1). RNR catalytic activity depends on its interaction with iron and on the formation of the complex between R1 and R2. All subunits are inducible by DNA damage. Here we show that cells lacking one subunit, Rnr4, of the RNR complex are sensitive to various DNA damaging agents such as methyl methane sulfonate, bleomycin, hydrogen peroxide, and ultraviolet radiation (UVC 254 nm). In contrast, the mutant is resistant to 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO), an agent which produces bulky lesions. Consistent with this resistance, the rnr4Δ showed a sharp reduction in 4-NQO-induced mutations as compared to the parent. We wanted to determine which pathway was able to confer resistance to 4-NQO and thus targeted DNA repair proteins. The repair pathways BER, NER and MMR did not abolish 4-NQO resistance in rnr4Δ. Recombination protein Rad51 (NHEJ) was lethal in an rnr4Δ thus indicating no role in DNA repair and 4-NQO resistance. Deletion of the REV3 gene, encoding a DNA bypass polymerase involved in post replication repair, partially abolished 4-NQO resistance in rnr4Δ. These results suggest that Rev3 and possibly other translesion polymerases (Rev1, Rev7, Rad30) could play a role in the repair of bulky DNA lesions under low levels of dNTPs. DNA repair, a complex mechanism in yeast, involves a vast array of proteins, some yet to be discovered. Our results indicate that there is more than one protein involved in 4-NQO resistance and further investigation is required concern