Resistance and toxicity mechanisms of 2-deoxyglucose, a metabolic inhibitor - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Resistance and toxicity mechanisms of 2-deoxyglucose, a metabolic inhibitor

Mécanismes de résistance et de toxicité à l'inhibiteur métabolique, le 2-deoxyglucose

Clotilde Laussel
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1227651
  • IdRef : 262934183

Résumé

Most cancer cells have a metabolism based on high glycolytic activity. Thus, inhibiting glycolysis in cancer cells is a track being explored to limit cancer proliferation. 2-deoxyglucose (2DG) is a glucose analogue that is imported into cells as glucose. It is then phosphorylated to 2-deoxyglucose-6-phosphate (2DG6P) and inhibits glycolysis. This induces a decrease in intracellular ATP concentration and can lead to cell death. In the yeast Saccharomyces cerevisiae, this inhibitor causes the activation of signaling pathways leading to the expression of Dog1 and Dog2 proteins, phosphatases that detoxify 2DG6P and allow cells to partially resist 2DG. In addition, 2DG induces endocytosis of two glucose transporters, and it has been proposed that this mechanism also contributes to resistance to this inhibitor. This study investigated the mechanisms by which 2DG triggers endocytosis as well as other cellular effects that 2DG may have in Saccharomyces cerevisiae. For endocytosis in response to 2DG, I observed that when cells were treated with this drug, almost all of the membrane proteins studied were endocytosed. I then focused on the mechanism of endocytosis of the protein of unknown function, Ina1. In response to 2DG, this protein is endocytosed via the arrestin Rod1 as well as via the E3 ubiquitin ligase, Rsp5. Rod1 is well known for its role in the regulation of endocytosis in response to glucose, and I have shown that it is also crucial for endocytosis in response to 2DG. By then focusing on the regulation of this arrestin, I confirmed that it is activated in response to 2DG by PP1/Reg1 phosphatase and inhibited by AMPK/Snf1 kinase, and that the function of this antagonist pair is regulated by 2DG. I also observed new effects of 2DG on lipid metabolism or vacuole morphology. By exploiting a published screen, I also sought to identify new mechanisms of 2DG resistance. For example, deletion of genes in the SAGA complex, which regulates histone acetylation, makes cells sensitive to 2DG. Thus, this work refines our understanding of the mechanisms of 2-deoxyglucose resistance and toxicity in Saccharomyces cerevisiae and may contribute to a better understanding of the effects of 2-deoxyglucose in cancer cells.
La plupart des cellules cancéreuses ont un métabolisme basé sur une forte activité glycolytique. Ainsi, inhiber la glycolyse dans les cellules cancéreuses est une piste étudiée pour limiter la prolifération cancéreuse. Le 2-deoxyglucose (2DG) est un analogue du glucose qui est importé dans les cellules tel du glucose. Il est ensuite phosphorylé en 2-deoxyglucose-6-phosphate (2DG6P) et inhibe la glycolyse. Cela induit une diminution de la concentration d'ATP intracellulaire et peut conduire à la mort cellulaire. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, cet inhibiteur entraîne l'activation de voies de signalisation conduisant à l'expression des protéines Dog1 et Dog2, des phosphatases qui détoxifient le 2DG6P et permettent aux cellules de résister partiellement au 2DG. De plus, le 2DG induit l'endocytose de deux transporteurs de glucose, et il a été proposé que ce mécanisme contribue aussi à la résistance vis-à-vis de cet inhibiteur. Cette étude a consisté à étudier les mécanismes par lesquels le 2DG déclenche l'endocytose ainsi qu'aux autres effets cellulaires que pouvait avoir le 2DG chez Saccharomyces cerevisiae. Pour l'endocytose en réponse au 2DG, j'ai observé que lors d'un traitement des cellules avec cette drogue, la quasi-totalité des protéines membranaires étudiées est endocytée. Je me suis ensuite concentrée sur le mécanisme d'endocytose de la protéine de fonction inconnue, Ina1. En réponse au 2DG, cette protéine est endocytée via l'arrestine Rod1 ainsi que via l'E3 ubiquitine ligase, Rsp5. Rod1 est bien connue pour son rôle dans la régulation de l'endocytose en réponse au glucose, et j'ai montré qu'elle est aussi cruciale pour l'endocytose en réponse au 2DG. En m'intéressant ensuite à la régulation de cette arrestine, j'ai confirmé qu'elle était activée en réponse au 2DG par la phosphatase PP1/Reg1 et inhibée par la kinase AMPK/Snf1, et que la fonction de ce couple antagoniste est régulée par le 2DG. J'ai également observé de nouveaux effets du 2DG sur le métabolisme lipidique ou la morphologie de la vacuole. En exploitant un crible publié, j'ai aussi cherché à identifier de nouveaux mécanismes de résistance au 2DG. Par exemple, la délétion de gènes du complexe SAGA, qui régule l'acétylation des histones, rend les cellules sensibles au 2DG. Ainsi, ce travail précise notre compréhension des mécanismes de résistance et de toxicité du 2-deoxyglucose chez Saccharomyces cerevisiae et pourrait ainsi contribuer à mieux connaître les effets du 2-deoxyglucose dans les cellules cancéreuses.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03991627 , version 1 (16-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03991627 , version 1

Citer

Clotilde Laussel. Resistance and toxicity mechanisms of 2-deoxyglucose, a metabolic inhibitor. Cellular Biology. Université Paris Cité, 2021. English. ⟨NNT : 2021UNIP7103⟩. ⟨tel-03991627⟩
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