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Nanos is an essential factor of germ line success in all animals tested. This gene encodes a Zn-finger RNA-binding protein that in complex with its partner pumilio, binds to and changes the fate of several known transcripts. We summarize here the documented functions of nanos in several key organisms, and then emphasize echinoderms as a working model for how nanos expression is regulated. Nanos presence outside of the target cells is often detrimental to the animal, and in sea urchins, nanos expression appears to be regulated at every step of transcription, and post-transcriptional activity, making this gene product exciting, every which way.

Sea urchin eggs fertilization induces a protein synthesis increase required for cell cycle entry and progression in embryo. Translation initiation represents a rate limiting step. eIF4E (eukaryotic Initiation Factor 4E) is a cap binding protein that regulates protein synthesis according to its partners 4E-BP (eIF4E Binding Protein) and eIF4G (eukaryotic Initiation Factor 4G). Fertilization provokes eIF4E/4E-BP dissociation. Our results indicate that several isoforms of eIF4G are present in unfertilized eggs and post-translationally modified after fertilization. These isoforms associate with eIF4E after fertilization. eIF4E/4E-BP dissociation and eIF4E/eIF4G association are required for the first mitotic division. eIF4E/4E-BP dissociation is classically described as dependent on 4E-BP hyperphosphorylation; we show that in sea urchin, 4 phosphorylation sites are conserved on 4E-BP. Sea urchin 4E-BP fusion proteins, wild type and mutant mimicking hyperphosphorylation, associate with eIF4E in vitro and inhibit cap dependent translation in cell free extracts. These results suggest that 4E-BP phosphorylation induced after fertilization is not sufficient to release eIF4E and highlight the role of 4E-BP degradation in protein synthesis regulation in sea urchin. We show that 4E-BP, eIF4G, eIF4E, eIF2 (eukaryotic Initiation Factor 2) and eEF2 (eukaryotic Elongation Factor 2) are modified after sea urchin eggs fertilization but also after artificial activation by calcium ionophore or NH4Cl. These modifications mediated by artificial activation induce cyclin B synthesis but are not sufficient to activate CDK1/cyclin B and cell division. Finally, we show that 4E-BP/eIF4E complex is also regulated during the meiotic maturation in starfish oocytes. In these physiological conditions, cyclin B synthesis involves regulations different from the ones observed after sea urchin eggs fertilization.; Chez l’oursin, la fécondation induit une augmentation de synthèse protéique indispensable à l’entrée et à la poursuite du cycle cellulaire de l’embryon. L’une des étapes limitantes pour la traduction est l’initiation. La protéine eIF4E (eukaryotic Initiation Factor 4E) se lie à la coiffe m7GTP des ARNm et régule la synthèse protéique en fonction de ses partenaires 4E-BP et eIF4G. La fécondation dissocie eIF4E de son répresseur 4E-BP (eIF4E-Binding Protein). Nos résultats montrent que dans les ovules, eIF4G (eukaryotic Initiation Factor 4G) se présente sous plusieurs isoformes qui sont modifiées de façons post-traductionnelles en réponse à la fécondation. Ces isoformes s’associent à eIF4E après fécondation. La dissociation eIF4E/4E-BP et l’association eIF4E/eIF4G sont nécessaires à la première division cellulaire. La dissociation eIF4E/4E-BP est classiquement décrite comme dépendante de l’hyperphosphorylation de 4E-BP ; nous montrons que chez l’oursin, 4 sites de phosphorylation sont conservés sur 4E-BP. Les protéines de fusion de 4E-BP, sauvage ou mimant une hyperphosphorylation, s’associent à eIF4E in vitro et inhibent la traduction dépendante de la coiffe dans des extraits acellulaires d’oursin. Ces résultats suggèrent que la phosphorylation de 4E-BP induite après fécondation n’est pas suffisante pour libérer eIF4E et met en avant l’importance de la dégradation de 4E-BP dans le contrôle de la synthèse protéique chez l’oursin. Nous montrons que les facteurs 4E-BP, eIF4G, eIF4E, eIF2 (eukaryotic Initiation Factor 2) et eEF2 (eukaryotic Elongation Factor 2) sont modifiés en réponse à la fécondation mais aussi après activation artificielle des ovules d’oursin par le calcium ionophore et le NH4Cl. Ces modifications induites après activation artificielle permettent de synthétiser la cycline B mais sont insuffisantes pour activer le complexe CDK1/cycline B et entraîner la division cellulaire. Enfin, nous montrons que le complexe 4E-BP/eIF4E est aussi régulé au cours de la maturation méiotique de l’étoile de mer. Dans ces conditions physiologiques, la synthèse de la cycline B implique des régulations différentes de celles observées après fécondation chez l’oursin.

Sea urchin eggs fertilization induces a protein synthesis increase required for cell cycle entry and progression in embryo. Translation initiation represents a rate limiting step. eIF4E (eukaryotic Initiation Factor 4E) is a cap binding protein that regulates protein synthesis according to its partners 4E-BP (eIF4E Binding Protein) and eIF4G (eukaryotic Initiation Factor 4G). Fertilization provokes eIF4E/4E-BP dissociation. Our results indicate that several isoforms of eIF4G are present in unfertilized eggs and post-translationally modified after fertilization. These isoforms associate with eIF4E after fertilization. eIF4E/4E-BP dissociation and eIF4E/eIF4G association are required for the first mitotic division. eIF4E/4E-BP dissociation is classically described as dependent on 4E-BP hyperphosphorylation; we show that in sea urchin, 4 phosphorylation sites are conserved on 4E-BP. Sea urchin 4E-BP fusion proteins, wild type and mutant mimicking hyperphosphorylation, associate with eIF4E in vitro and inhibit cap dependent translation in cell free extracts. These results suggest that 4E-BP phosphorylation induced after fertilization is not sufficient to release eIF4E and highlight the role of 4E-BP degradation in protein synthesis regulation in sea urchin. We show that 4E-BP, eIF4G, eIF4E, eIF2 (eukaryotic Initiation Factor 2) and eEF2 (eukaryotic Elongation Factor 2) are modified after sea urchin eggs fertilization but also after artificial activation by calcium ionophore or NH4Cl. These modifications mediated by artificial activation induce cyclin B synthesis but are not sufficient to activate CDK1/cyclin B and cell division. Finally, we show that 4E-BP/eIF4E complex is also regulated during the meiotic maturation in starfish oocytes. In these physiological conditions, cyclin B synthesis involves regulations different from the ones observed after sea urchin eggs fertilization.; Chez l’oursin, la fécondation induit une augmentation de synthèse protéique indispensable à l’entrée et à la poursuite du cycle cellulaire de l’embryon. L’une des étapes limitantes pour la traduction est l’initiation. La protéine eIF4E (eukaryotic Initiation Factor 4E) se lie à la coiffe m7GTP des ARNm et régule la synthèse protéique en fonction de ses partenaires 4E-BP et eIF4G. La fécondation dissocie eIF4E de son répresseur 4E-BP (eIF4E-Binding Protein). Nos résultats montrent que dans les ovules, eIF4G (eukaryotic Initiation Factor 4G) se présente sous plusieurs isoformes qui sont modifiées de façons post-traductionnelles en réponse à la fécondation. Ces isoformes s’associent à eIF4E après fécondation. La dissociation eIF4E/4E-BP et l’association eIF4E/eIF4G sont nécessaires à la première division cellulaire. La dissociation eIF4E/4E-BP est classiquement décrite comme dépendante de l’hyperphosphorylation de 4E-BP ; nous montrons que chez l’oursin, 4 sites de phosphorylation sont conservés sur 4E-BP. Les protéines de fusion de 4E-BP, sauvage ou mimant une hyperphosphorylation, s’associent à eIF4E in vitro et inhibent la traduction dépendante de la coiffe dans des extraits acellulaires d’oursin. Ces résultats suggèrent que la phosphorylation de 4E-BP induite après fécondation n’est pas suffisante pour libérer eIF4E et met en avant l’importance de la dégradation de 4E-BP dans le contrôle de la synthèse protéique chez l’oursin. Nous montrons que les facteurs 4E-BP, eIF4G, eIF4E, eIF2 (eukaryotic Initiation Factor 2) et eEF2 (eukaryotic Elongation Factor 2) sont modifiés en réponse à la fécondation mais aussi après activation artificielle des ovules d’oursin par le calcium ionophore et le NH4Cl. Ces modifications induites après activation artificielle permettent de synthétiser la cycline B mais sont insuffisantes pour activer le complexe CDK1/cycline B et entraîner la division cellulaire. Enfin, nous montrons que le complexe 4E-BP/eIF4E est aussi régulé au cours de la maturation méiotique de l’étoile de mer. Dans ces conditions physiologiques, la synthèse de la cycline B implique des régulations différentes de celles observées après fécondation chez l’oursin.

International audience; Gene expression regulation is crucial for organism survival. Each step has to be regulated, from the gene to the protein. mRNA can be stored in the cell without any direct translation. This process is used by the cell to control protein synthesis rapidly at the right place, at the right time. Protein synthesis costs a lot of energy for the cell, so that a precise control of this process is required. Translation initiation represents an important step to regulate gene expression. Many factors that can bind mRNA and recruit different partners are involved in the inhibition or stimulation of protein synthesis. Oceans contain an important diversity of organisms that are used as important models to analyse gene expression at the translational level. These are useful to study translational control in different physiological processes for instance cell cycle (meiosis during meiotic maturation of starfish oocytes, mitosis following fertilization of sea urchin eggs) or to understand nervous system mechanisms (aplysia). All these studies will help finding novel actors involved in translational control and will thus be useful to discover new targets for therapeutic treatments against human diseases.