The overexpression of the efflux pump Tpo1 leads to the bleomycin resistance in Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La bléomycine est un antibiotique cytotoxique, son potentiel génotoxique est plus important quand elle est utilisée en combinaison avec des agents antinéoplasiques sur le cancer testiculaire, que sur les autres types qui développent souvent une résistance envers la drogue. Notre but consiste alors de mettre en évidence ce mécanisme de résistance en utilisant l’organisme modèle Saccharomyces cerevisiae. Nous avons démontré au sein de notre laboratoire, que les levures délétées au niveau de leur coactivateur transcriptionnel Imp2, présentent une hypersensibilité à la bléomycine, en raison de son accumulation toxique dans la cellule. Ceci suggère que Imp2 pourrait réguler l’expression d’une ou de plusieurs pompes à efflux, capables d’expulser la bléomycine à l’extérieur de la cellule. Pour tester notre hypothèse, nous avons recherché des suppresseurs multicopies capables de restaurer la résistance à la bléomycine chez le mutant imp2, et c’est ainsi que nous avons identifié l'activateur transcriptionnel Yap1. Ce dernier se lie à une région spécifique localisée au niveau du promoteur et permet d’activer l'expression d'un sous-ensemble de gènes, codant pour des pompes à efflux, impliquées dans la résistance aux drogues. Selon la littérature, au moins 27 pompes à efflux ont été identifiées chez la levure Saccharomyces cerevisiae, certaines d’entre elles disposent du site de liaison pour Yap1, tels que Qdr3, Tpo2 et Tpo1. Afin de déterminer si une de ces pompes expulse la bléomycine, nous avons créé des mutations simples et doubles en combinaison avec IMP2, aussi nous avons verifié si les mutants étaient sensibles à la drogue et enfin, nous avons testé si la surexpression de Yap1 pouvait restaurer le phénotype sauvage chez ces mutants, via l’activation de pompes à efflux.

Bleomycin is a cytotoxic antibiotic that, when used in combination with antineoplastic agents, has more genotoxic potential on testicular cancer than other types of cancer, which often develop resistance to the drugs. Our goal is to identify the resistance mechanism, using the organism Saccharomyces cerevisiae as a model. In our laboratory, we have demonstrated that deleted yeast strains on their transcriptional coactivator Imp2 have presented hypersensitivity to bleomycin due to the toxic accumulation inside the cell. This led us to believe that Imp2 might regulate the expression of one or more efflux pumps capable of expelling bleomycin outside the cell. To test our hypothesis, we sought multi-copy of suppressors capable of restoring bleomycin resistance in the mutant imp2. As a result we identified the transcriptional activator Yap1, which binds to a specific region within the promoter and activates the expression of subset of genes, encoding efflux pumps that are involved in drug resistance. Based on the literature, at least 27 efflux pumps have been identified in Saccharomyces cerevisiae. Some of these efflux pumps have binging sites for Yap1; such as Qdr3, Tpo2 and Tpo1. To determine whether or not one of these pumps expelled bleomycin, we proceded by single and double mutations in combination with IMP2. We also verified if these single and double mutants were sensitive to the drug, and then we have examined whether the overexpression of Yap1 could restore the wild phenotype in these mutants through the activation of efflux pumps.