Narrowing the Rab GAP: identifying a role for TBC-2 in endosomal trafficking in «Caenorhabditis elegans»

• Main Author: Chotard, Laetitia
• Other Authors: Christian Rocheleau (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Biology - Genetics
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=104715

By controlling many steps of organelle biogenesis and cargo transport, Rab GTPases are central regulators of vesicular trafficking in endocytic and exocytic pathways. During endosomal maturation, coordinated activity of the early endosomal Rab5 and late endosomal Rab7 GTPases is required for a proper cargo delivery to the lysosome. It has been proposed that Rab5 induces Rab7 recruitment on vesicles, which in turn, induces Rab5 inactivation and removal. However, this Rab5 and Rab7 coupling model is incomplete without regulatory elements such as Rab GAPs to restrict their spatio-temporal overlap. In the present thesis, we have identified TBC-2, a conserved putative Rab GAP, as a regulator of endosome to lysosome trafficking in C .elegans. Our data show that TBC-2 localizes on late endosomes in a RAB-7 dependent manner. Consistent with the Rab conversion model, TBC-2 functions as a GAP to inactivate RAB-5 to facilitate early to late endosome transition. Furthermore, works from this thesis demonstrate that loss of tbc-2 perturbs the normal degradation of the yolk, a cholesterol binding/transport protein that has been suggested to serve as an energy source during development. Consistent with that, we observed that tbc-2 mutant L1 larvae die prematurely when hatched in absence of food. The exact function of yolk in C. elegans is not fully understood but our data suggest that yolk might be important for survival of starvation-induced L1 diapause in C. elegans. These studies highlight that a tight coordination between Rab GTPases and their regulators is essential for intracellular trafficking and alteration of this process causes detrimental effect on physiological function. They also underline that better understanding of mechanisms of vesicular transport is important for unravelling the etiology of trafficking diseases. === En contrôlant plusieurs étapes de l'organitogénèse et le transport des protéines cargo, les Rab GTPases sont des éléments-clés du trafic vésiculaire dans les voies de l'endocytose et l'exocytose. Pendant la maturation endosomale, les GTPases Rab5 et Rab7 qui marquent respectivement les endosomes précoces et tardifs, coordonnent leurs activités pour réguler le transport du cargo vers les lysosomes. Durant ce processus, Rab5 et Rab7 se régulent mutuellement: Rab5 induit le recrutement de Rab7 à la membrane de l'endosome qui lui-même induit en retour, l'inactivation et le relargage de Rab5 dans le cytoplasme. Néanmoins, ce modèle reste incomplet sans des éléments de régulation comme les Rab GAPs qui inactivent et restreignent la localisation spatio-temporale des Rab GTPases. Dans cette thèse, nous avons identifié TBC-2, une putative Rab GAP conservée, comme l'un des éléments importants pour le contrôle du transport vésiculaire des endosomes aux lysosomes chez le nématode C. elegans. Nos résultats démontrent que la localisation de TBC-2 aux les endosomes tardifs est dépendante de Rab7. De plus, en corrélation avec le modèle de maturation endosomale, nous avons démontré que TBC-2 stimule l'activité GTPasique de Rab5, facilitant ainsi la transition entre endosomes précoces et tardifs. Mon travail de thèse a démontré que la perte de fonction de tbc-2 perturbe la dégradation normale de la vitellogénine, un transporteur du cholestérol qui est utilisée comme source d'énergie au cours du développement. Nos résultats ont montré que les larves mutantes tbc-2 au stade L1 meurent prématurément lorsqu'elles restent dans un milieu sans nourriture. La fonction exacte de la vitellogénine chez C. elegans n'est pas encore bien connue mais nos résultats suggèrent qu'elle est importante pour la survie des larves L1 qui rentrent en diapause. En conclusion, ces études soulignent qu'une coordination étroite entre les protéines Rab GTPases et leurs régulateurs est essentielle pour l'intégrité du trafic vésiculaire et une altération de ce processus peut avoir une répercussion néfaste sur une fonction physiologique. Elles soulignent aussi qu'une meilleure compréhension des mécanismes du transport intracellulaire est nécessaire au décryptage des maladies liées au trafic vésiculaire.