Roles of the Endosomal Sorting Complexes Required for Transport (ESCRTs) in the biogenesis of Lysosome Related Organelles
Institution:
Paris 5Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Melanosomes are Lysosome Related Organelles of pigment cells in which melanin pigments are synthesized and stored. Melanosome biogenesis proceeds through a sequential process in which an unpigmented precursor matures into a melanin containing melanosome that remains distinct from lysosomes. This process requires morphogenetic and structural modifications of endosomal intermediates accompanied by inter-organellar transport of melanocyte-specific components required for melanosome structure and pigment synthesis. The aim of my PhD project was to better understand how ubiquitous mechanisms of endosomal sorting and intracellular transport operate in the modulation of the endosomal system to generate melanosomes. In this context, I have investigated the function of different endosomal sorting machineries, such as the Endosomal Sorting Complexes Required for Transport (ESCRTs) and Tetraspanins. Using a combination of biochemical and morphological methods, I have shown that the sorting of the premelanosomal protein Pmel17 into endosomes was not only independent of ESCRT-0/I but also of functional ESCRT-II/III complexes. Moreover, I have contributed to the studies revealing the Tetraspanin CD63 as a key component of an ESCRT-independent mechanism operating in the sorting of Pmel17 in melanocytes. My data also revealed that the melanogenic enzyme Tyrp1 is delivered to melanosomes via endosomal intermediates, process that requires the function of ESCRT-I/III complexes. My PhD work contributed to a better understanding of the process of melanosome biogenesis and highlight how ubiquitous mechanisms of trafficking are exploited to generate a highly specialized organelle, the melanosome.
Abstract FR:
Les mélanosomes sont des compartiments membranaires appartenant à la famille des organites apparentés aux lysosomes. Générés par des cellules spécialisées, comme les mélanocytes de la peau, ils synthétisent et stockent un pigment : la mélanine. Leur biogenèse s’organise en une série d’évènements séquentiels au cours desquels la formation d’un organite immature “non pigmenté” précède la génération d’un mélanosome mature “pigmenté”. Pour ce faire, le mélanocyte spécialise une partie de son trafic intracellulaire pour transporter, de manière régulée mélanosomes, les composants structuraux qui le composent et les enzymes synthétisant le pigment. En effet doivent être transportés de manière régulée aux mélanosomes en formation. Mon travail de thèse a porté sur les mécanismes ubiquitaires du transport intracellulaire qui coordonnent la spécialisation du système endosomal dans les mélanocytes. Dans ce contexte, j'ai étudié le rôle de différentes machineries de tri endosomal, tels que « the Endosomal Sorting Complex Required for Transport » (ESCRTs) et les tétraspanines au cours de la biogenèse des mélanosomes. Je me suis appuyée sur une combinaison de méthodes biochimiques et morphologiques, incluant la microscopie électronique à haute résolution pour montrer que les machineries tétraspanines et ESCRTs contrôlent respectivement la biogenèse précoce et tardive des mélanosomes. En effet, le tri endosomal de la protéine prémélanosomale Pmel17 est dépendant de la tétraspanine CD63 mais indépendant de la machinerie ESCRT (-‐II et –III). J’ai également montré que l’enzyme mélanogénique Tyrp1 est transporté aux mélanosomes via des intermédiaires endosomaux post-‐Golgiens, processus dépendante de ESCRT-‐I et –III. De plus, j'ai décrit que deux sous-complexes de ESCRT-‐III (hVps20-‐hVps32 et hVps2-‐hVps24) s’associent respectivement à deux populations de mélanosomes distinctes (précoces et tardifs). J’ai pu également mettre en évidence un nouveau rôle de la sous-‐unité hVps24 dans les processus de fusions membranaires nécessaires à la maturation des mélanosomes. Mon travail de thèse a contribué à une meilleure compréhension du processus de la biogenèse des mélanosomes, en montrant comment le trafic intracellulaire est exploité par les mélanocytes de la peau afin de générer un organite hautement spécialisé. Mes résultats ont également mis en lumière l’articulation qui s’opère entre mécanismes dépendant et indépendant des ESCRTs au cours de la biogenèse des mélanosomes.