Roles and regulation of «Saccharomyces cerevisiae» Rho-type GTPases Rho5p and Cdc42p

The eukaryotic Rho family of GTPases acts as central regulators of numerous processes, including the polarization of cell morphology, membrane transport, transcription, and MAPK pathway signaling. As GTPases, Rho proteins act as molecular switches which, in the GTP-bound form, transduce upstream signals to a variety of downstream effectors, thereby generating appropriate cellular responses. As central nodes of signaling, they are subject to strict regulation, and the regulation of the GTP-GDP cycle of Rho members has been well characterized. Rho GTPases participate in a variety of pathways, though in many cases the mechanisms are still poorly understood. This study examines the roles and regulation of two Rho GTPases in Saccharomyces cerevisiae, Rho5p and Cdc42p. First, we describe the regulation of Rho5p signaling by phosphorylation and ubiquitination, the first instance of post-translational regulation of a yeast Rho-type GTPase. This regulation is mediated by a module involving the Npr1p kinase and its inhibitor Msi1p. We also identify Rgd2p as the RhoGAP for Rho5p in vivo, and demonstrate a genetic interaction between RHO5 and STE50: a STE50 deletion combined with expression of an activated RHO5 allele results in osmotic sensitivity. Next, we describe a role for Rho5p in the activation of the cAMP-PKA pathway. Expression of an activated allele of RHO5 generates a number of phenotypes associated with activated cAMP-PKA pathway signaling, and also suppresses the lethality of a strain deleted for two other cAMP-PKA activators, Δras1 Δras2. A mechanism by which Rho5p may activate the pathway is suggested by the observed two-hybrid interaction between Rho5p and adenyLa famille eucaryote des GTPases Rho agit à titre de régulateur principal de nombreux processus biologiques, incluant la polarisation de la morphologie cellulaire, le transport membranaire, la transcription et la voie de signalisation MAPK. En tant que GTPases, les protéines Rho jouent un rôle de controlleurs moleculaires qui, sous la forme liée au GTP, transmettent les signaux en amont à une variété d'effecteurs en aval, générant ainsi les réponses cellulaires appropriées. Étant des acteurs principaux de la signalisation, les protéines Rho sont sujettes à une régulation précise. La régulation du cycle GTP-GDP par les membres de la famille Rho a été largement caractérisée. Cependant, les GTPases Rho participent à une variété de mécanismes qui, dans plusieurs cas, sont encore aujourd'hui sous-étudiés. Cette étude examine plus particulièrement les rôles et la régulation de deux GTPases Rho chez la levure Saccharomyces cerevisiae, Rho5p and Cdc42p. Dans un premier temps, nous décrivons la régulation de la signalisation de Rho5p par la phosphorylation et l'ubiquitination, ceci étant le premier exemple de régulation post-traductionnelle d'une GTPase de type Rho chez la levure. Cette régulation est arbitrée par un module impliquant la kinase Npr1p et son inhibiteur MSi1p. Nous démontrons également une interaction génétique entre RHO5 et STE50. En effet, une délétion au niveau de STE50 combinée à l'expression d'un allèle activé de RHO5 résulte en une sensibilité osmotique. De plus, nous identifions Rgd2p comme étant le RhoGAP pour Rho5p in vivo. Dans un deuxième temps, nous décrivons un rôle pour Rho5p dans l'activation