Stress-induced ubiquitin-rich aggregates in the yeast Saccharomyces cerevisiae

Il misfolding proteico e l’aggregazione di proteine sono problemi essenziali alla base di diversi disordini neurodegenerativi. Tali malattie sono caratterizzate dalla presenza di inclusioni di proteine misfoldate che possono interferire con la corretta proteostasi, portando alla perdita dell’attività neuronale cerebrale. Ciononostante, la formazione di aggregati proteici è un meccanismo messo in atto anche da cellule eucariote sane per proteggere il proprio proteoma. Tra tali siti di deposito, i Dendritic cells Aggresome-Like Induced Structures (DALISs) sono stati recentemente identificati in cellule dendritiche. Essi rappresentano dei depositi transienti per proteine difettive ubiquitinate ed antigeni, che si formano in risposta a diversi stress. La loro funzione non è ancora completamente compresa, specialmente dopo essere stati identificati anche in cellule non appartenenti al sistema immunitario. Ad oggi, nessuna indagine è stata condotta in altre cellule eucariote ma, fungendo da siti di deposito per proteine ubiquitinate, ci si aspetta di incontrarli anche in altri modelli cellulari. Il lievito Saccharomyces cerevisiae viene ampiamente utilizzato per la ricerca sugli aggregati cellulari, poiché presenta un ampio range di inclusioni dinamiche che sono stati dimostrate essere conservati tra diverse specie, nonostante il maggior grado di complessità nella composizione proteica e nelle funzionalità negli eucarioti multicellulari. Abbiamo identificato quattro diverse condizioni di stress in cui il lievito S. cerevisiae manifesta la formazione di corpi citoplasmatici: shock termico a 42°C, stress acuto da etanolo, deprivazione di azoto e carenza di glucosio. Abbiamo quindi sottoposto S. cerevisiae a questi stimoli di stress e investigato la formazione di inclusioni insolubili, concentrandoci sugli aggregati ubiquitinati. A questo fine, abbiamo deciso di includere anche il trattamento con puromicina come condizione di stress a cui esporre le cellule di lievito
Protein misfolding and aggregation are major issues in neurodegenerative disorders. Such diseases are characterized by the presence of large inclusions of misfolded proteins which can interfere with the proper proteostasis, possibly leading to loss of neuronal activity. Nevertheless, the formation of protein aggregates is a conserved mechanism engaged also by healthy eukaryotic cells in response to external stimuli that alter their physiological environment. In this context, protein aggregates function as well-organized deposition sites which help the cell to protect its proteome in the waiting for the restoration of the physiological condition. Among the organized cytoplasmic deposition sites for proteins, Dendritic cell Aggresome-Like Induced Structures (DALISs) has recently been identified in dendritic cells. They represent transient deposits for ubiquitinated defective proteins and antigens, which are formed in response to several stresses. Their function is still not completely understood, especially since they were later characterized in non-immune cells as well. No investigation has ever been conducted in other eukaryotic cells, but since they act as deposition sites for ubiquitinated misfolded proteins, we can expect to identify them in other cellular models as well. The yeast Saccharomyces cerevisiae is widely used for the research on cellular aggregates, as it displays a range of different dynamic deposition sites that are demonstrated to be conserved between different species, despite the increased complexity in protein composition and function in multicellular eukaryotes. We identified four main stress conditions under which the yeast Saccharomyces cerevisiae manifests the formation of large cytoplasmic bodies, namely heat shock temperatures at 42°C, severe ethanol stress, nitrogen depletion and glucose starvation. Therefore, we subjected yeast cells to these stress conditions and investigated the formation of insoluble inclusions, with a particular focu