The Role of Circadian Clock Integrity in Cellular Adaptation to Stress

Abstract

Les cèl·lules conviuen amb contínues pertorbacions ambientals que comprometen la seva viabilitat, anomenades condicions d’estrès ambientals. Aquesta tesi explora la interacció entre els ritmes circadiaris i les respostes a l'estrès en cèl·lules de mamífer. Mitjançant un cribratge genòmic fent servir el sistema CRISPR/Cas9, hem identificat diferents components circadiaris essencials per a la supervivència cel·lular sota diversos estressos ambientals. A més, hem caracteritzat la regulació exercida pel rellotge circadiari sobre el procés d'adaptació cel·lular a nivell transcripcional. Hem descobert que la proteïna quinasa activada per estrès (SAPK) p38α actua com a connexió entre la senyalització cel·lular durant estrès i el rellotge circadiari, fosforilant directament components centrals del rellotge. Hem estudiat com els mutants no fosforilables i fosfomimètics per p38α d'aquests components del rellotge regulen la capacitat transcripcional del rellotge molecular. En conjunt, aquesta tesi aporta noves perspectives sobre com p38α pot regular el rellotge circadiari en situacions d’estrès cel·lular, mantenint la funció circadiària intacta per obtenir respostes adaptatives més robustes contra canvis ambientals, optimitzant així la supervivència cel·lular.

Cells deal with continuous environmental perturbations that compromise cell fitness. This thesis explores the critical interplay between circadian rhythms and stress responses in mammalian cells. Through a genome-wide CRISPR/Cas9 screen, we identified different core circadian components as essential for cellular survival under different environmental stresses. Furthermore, we characterized the regulation exerted by the circadian clock to the cellular adaptation process at the transcriptional level. We discovered that p38α stress-activated protein kinase (SAPK) acts as a molecular bridge between stress signaling and circadian regulation by directly phosphorylating core clock components. We studied how p38α-unphosphorylatable and phosphomimetics mutants of these clock components regulate circadian-dependent transcription. Overall, this thesis provides new insights in how p38α SAPK can regulate the circadian clock during stress, enabling cells to leverage intact circadian function for more robust adaptive responses against diverse stressors, thereby optimizing cellular survival.