Role of the protein kinase MPS1 in the regulation of chromosome segregation in budding yeast mitosis

Rôle de la kinase Mps1 dans la segregation chromosomique chez S. cerevisiae Mps1 est une protéine kinase conservée qui, pendant la mitose, corrige les attachements inappropriés entre kinétochores et microtubules, assurant ainsi la bi-orientation des chromosomes. Cependant, ses cibles critiques dans ce processus restent largement inconnues. Mps1 contrôle également le « spindle assembly checkpoint » (SAC), qui arrête la ségrégation des chromosomes en métaphase jusqu'à ce que la bi-orientation soit atteinte. Son rôle dans l'activation du SAC est antagonisé par la phosphatase PP1 et implique la phosphorylation de la protéine d’échafaudage au kinétochore KNL1/Spc105, qui à son tour recrute la kinase Bub1 pour favoriser l'assemblage des complexes effecteurs du SAC. Une question cruciale est si la correction des erreurs et l'activation du SAC font partie d'une seule et même voie ou des voies séparables.Au cours de ma thèse, j'ai caractérisé un nouveau mutant thermosensible, mps1-3, qui est défectueux dans la bi-orientation des chromosomes et la signalisation du SAC. La mutation mps1-3 change une sérine conservée dans le domaine kinase en phénylalanine et, de façon surprenante, la protéine Mps1-3 a une activité catalytique accrue par rapport à la protéine sauvage. Inversement, la protéine ne se localise pas aux kinétochores, ce qui suggère que les défauts mitotiques du mutant mps1-3 proviennent du manque de phosphorylation des cibles critiques aux kinétochores.Grâce à un crible génétique, j'ai identifié des mutations qui supprimaient la thermosensibilité du mutant mps1-3 en affectant l'interaction entre la protéine du kinétochore Spc105/KNL1 et la phosphatase PP1, et j’ai démontré que des niveaux réduits de PP1 aux kinétochores sous-tendent la suppression. Remarquablement, les suppresseurs restauraient à la fois la signalisation du SAC et la bi-orientation des chromosomes, ce qui suggère que Mps1 contrôle les deux processus par le même mécanisme moléculaire. Nous avons proposé que la phosphorylation de Spc105/KNL1, qui conduit au recrutement de Bub1 aux kinétochores et est antagonisée par la phosphatase PP1, est une fonction cruciale de Mps1 dans la correction des liaisons inappropriées kinétochores-microtubules comme pour l'activation du SAC. De façon cohérente, la phosphorylation de Spc105 et la localisation de Bub1au kinétochore étaient affectées dans les cellules mps1-3 et restaurées dans les suppresseurs susmentionnés. De plus, le recrutement artificiel de Bub1 à Spc105 supprimait les défauts de ségrégation des cellules mutantes mps1-3. Ainsi, une conclusion principale de mon travail de thèse est que le SAC et la correction d'erreurs sont déclenchés par un seul dispositif sensoriel impliquant Mps1 et antagonisé par PP1.Grâce au même crible génétique ci-dessus, j'ai également trouvé des suppresseurs portant des mutations dans la protéine F-box Grr1, qui fait partie du complexe ubiquitine-ligase SCF. Mes données préliminaires indiquent que Grr1 se localise aux kinétochores, suggérant que le complexe SCFGrr1 pourrait être un nouvel acteur dans le contrôle de la bi-orientation des chromosomes. Enfin, j'ai pu isoler des suppresseurs intragéniques, qui portent une seconde mutation dans MPS1 et restaurent les fonctions mitotiques de la protéine Mps1-3. Les données recueillies jusqu'à présent indiquent que cette classe de mutations, contrairement aux suppresseurs extragéniques ci-dessus, rétablit la localisation de Mps1 au kinétochore. Étant donné que Mps1 régule son propre turnover aux kinétochores par autophosphorylation, nous avions émis l’hypothèse que les suppresseurs puissent rétablir la localisation de Mps1-3 au kinétochore en diminuant son activité catalytique. Étonnamment, bien que la plupart des mutations suppressives réduisaient la capacité de Mps1-3 à phosphoryler une cible exogène, elles n'affectaient pas de façon significative l'autophosphorylation, ce qui suggère que la phosphorylation dépendante de Mps1 d'une protéine non identifiée au kinétochore pourrait influencer le turnover de Mps1.