Participation of the Cell Polarity Protein PALS1 to T-Cell Receptor-Mediated NF-κB Activation

BACKGROUND: Beside their established function in shaping cell architecture, some cell polarity proteins were proposed to participate to lymphocyte migration, homing, scanning, as well as activation following antigen receptor stimulation. Although PALS1 is a central component of the cell polarity network, its expression and function in lymphocytes remains unknown. Here we investigated whether PALS1 is present in T cells and whether it contributes to T Cell-Receptor (TCR)-mediated activation. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: By combining RT-PCR and immunoblot assays, we found that PALS1 is constitutively expressed in human T lymphocytes as well as in Jurkat T cells. siRNA-based knockdown of PALS1 hampered TCR-induced activation and optimal proliferation of lymphocyte. We further provide evidence that PALS1 depletion selectively hindered TCR-driven activation of the transcription factor NF-κB. CONCLUSIONS: The cell polarity protein PALS1 is expressed in T lymphocytes and participates to the optimal activation of NF-κB following TCR stimulation

Characterization of ubiquitination processes regulating the transcription factor NF-kappaB During lymphocyte activation Role of the E3 ligase TRIM13 and of the deubiquitinase USP34

Le facteur de transcription NF-KB joue un rôle essentiel dans le développement, l’homéostasie, la survie du système immunitaire, mais également dans la propagation de certains lymphomes. L’activation optimale de NF-ΚB en réponse à l’engagement de nombreux immunorécepteurs repose sur la mise en place de larges signalosomes dans lesquels des adaptateurs spécifiques sont recrutés et poly-Ubiquitinylés de façon non-Dégradative. En réponse à des cytokines pro-Inflammatoires ou à l’activation des récepteurs antigéniques, ces adaptateurs ubiquitinylés s’accumulent sur la face cytoplasmique du réticulum endoplasmique (RE) via la protéine du RE metadherine (MTDH) qui assure la propagation du signal NF-KB. Toutefois, la nature des E3 ligases en charge de relayer NF-KB au niveau des organites intracellulaires reste méconnue. C’est pourquoi j’ai réalisé le crible par bioluminescence d’une librairie de siRNA dirigée contre les 46 E3 ubiquitine ligases humaines pourvues d’un domaine transmembranaire qui les ancrent au niveau de différents compartiments cellulaires afin d’étudier leur impact sur l’activation de NF-KB en réponse à une stimulation antigénique dans un modèle de lymphocytes T immortalisés Jurkat. Nous avons identifié la protéine du RE TRIM13 comme un régulateur positif de la signalisation NF-ΚB. Nos données suggèrent un modèle dans lequel TRIM13 régule l’activation de NF-KB en modulant indépendamment l’activation de deux membres clés de la famille NF-KB au cours de l’activation lymphocytaire, RelA (p65) et c-Rel.Lors de cette thèse, j’ai également participé au crible d’une librairie de siRNA ciblant les 96 déubiquitinases (DUBs) codées par le génome humain afin d’identifier celles en charge de ramener les cellules vers leur état basal. Ceci a permis la caractérisation de la protéase spécifique de l’ubiquitine USP34 (Ubiquitin specific protease 34). La réduction des niveaux endogènes de USP34 potentialise l’activation de NF-KB en réponse à l’engagement du récepteur antigénique T ou du récepteur au TNFa et la liaison de NF-KB à l’ADN est accrue. Collectivement, ces résultats suggèrent que USP34 est un nouvel acteur impliqué dans la régulation négative de NF-KB.Ces résultats illustrent l’importance des processus d’ubiquitination réversibles dans la régulation de la signalisation NF-ΚB et introduisent les cribles génétiques comme un outil efficace pour l’identification de régulateurs de processus biologiques divers.The transcription factor NF-KappaB plays a critical role in the development, homeostasis, the survival of the immune system, but also in the propagation of certain lymphomas. The optimal activation of NF-KappaB in response to the engagement of many immunoreceptors rely on the implementation of large signalosomes where specific adaptors are recruited and poly-Ubiquitinylated in a non-Degradative manner. In response to proinflammatory cytokines or activation of antigen receptors, these Ubiquitinylated adaptors accumulate on the cytoplasmic leaflet of the endoplasmic reticulum (ER) via the ER protein metadherin (MTDH) providing NF-KappaB signal propagation . However, the nature of the E3 ligases responsible for relaying NF-KappaB in intracellular organelles remains unknown. This is why I made the screen ingby bioluminescence of a library of siRNAs targeting the 46 human ubiquitin E3 ligases provided with a transmembrane domain that anchor them at different cellular compartments to study their impact on the NF-KappaB activation in response to antigenic stimulation in immortalized T lymphocytes Jurkat. We identified the ER-Protein TRIM13 as a positive regulator of NF-KappaB signaling. Our data suggest a model in which TRIM13 regulates the activation of NF-KappaB activation by modulating independently two key members of the NF-KappaB family during lymphocyte activation, RelA (p65) and c-Rel. In this thesis, I also participated in the screening of a library of siRNAs targeting the 98 deubiquitinases (DUBs) encoded by the human genome to identify those in charge of the reset of the system to basal state. This screen allowed the characterization of the ubiquitin-Specific protease USP34 (ubiquitin specific protease 34). The reduction of endogenous levels of USP34 potentiates the activation of NF-KappaB in response to engagement of the antigen receptor or T receptor antagonists and enhances NF-KappaB DNA binding. Collectively, these results suggest that USP34 is a new player involved in the negative regulation of NF-KappaB. These results illustrate the importance of reversible ubiquitination process in the regulation of the NF-KappaB signaling and introduce genetic screens as an effective tool to identify regulators of diverse biological processes

Caractérisation des processus d'ubiquitination régulant le facteur de transcription NF-kappaB au cours de l’activation lymphocytaire Rôle de l’E3 ligase TRIM13 et de la déubiquitinase USP34

The transcription factor NF-KappaB plays a critical role in the development, homeostasis, the survival of the immune system, but also in the propagation of certain lymphomas. The optimal activation of NF-KappaB in response to the engagement of many immunoreceptors rely on the implementation of large signalosomes where specific adaptors are recruited and poly-Ubiquitinylated in a non-Degradative manner. In response to proinflammatory cytokines or activation of antigen receptors, these Ubiquitinylated adaptors accumulate on the cytoplasmic leaflet of the endoplasmic reticulum (ER) via the ER protein metadherin (MTDH) providing NF-KappaB signal propagation . However, the nature of the E3 ligases responsible for relaying NF-KappaB in intracellular organelles remains unknown. This is why I made the screen ingby bioluminescence of a library of siRNAs targeting the 46 human ubiquitin E3 ligases provided with a transmembrane domain that anchor them at different cellular compartments to study their impact on the NF-KappaB activation in response to antigenic stimulation in immortalized T lymphocytes Jurkat. We identified the ER-Protein TRIM13 as a positive regulator of NF-KappaB signaling. Our data suggest a model in which TRIM13 regulates the activation of NF-KappaB activation by modulating independently two key members of the NF-KappaB family during lymphocyte activation, RelA (p65) and c-Rel. In this thesis, I also participated in the screening of a library of siRNAs targeting the 98 deubiquitinases (DUBs) encoded by the human genome to identify those in charge of the reset of the system to basal state. This screen allowed the characterization of the ubiquitin-Specific protease USP34 (ubiquitin specific protease 34). The reduction of endogenous levels of USP34 potentiates the activation of NF-KappaB in response to engagement of the antigen receptor or T receptor antagonists and enhances NF-KappaB DNA binding. Collectively, these results suggest that USP34 is a new player involved in the negative regulation of NF-KappaB. These results illustrate the importance of reversible ubiquitination process in the regulation of the NF-KappaB signaling and introduce genetic screens as an effective tool to identify regulators of diverse biological processes.Le facteur de transcription NF-KB joue un rôle essentiel dans le développement, l’homéostasie, la survie du système immunitaire, mais également dans la propagation de certains lymphomes. L’activation optimale de NF-ΚB en réponse à l’engagement de nombreux immunorécepteurs repose sur la mise en place de larges signalosomes dans lesquels des adaptateurs spécifiques sont recrutés et poly-Ubiquitinylés de façon non-Dégradative. En réponse à des cytokines pro-Inflammatoires ou à l’activation des récepteurs antigéniques, ces adaptateurs ubiquitinylés s’accumulent sur la face cytoplasmique du réticulum endoplasmique (RE) via la protéine du RE metadherine (MTDH) qui assure la propagation du signal NF-KB. Toutefois, la nature des E3 ligases en charge de relayer NF-KB au niveau des organites intracellulaires reste méconnue. C’est pourquoi j’ai réalisé le crible par bioluminescence d’une librairie de siRNA dirigée contre les 46 E3 ubiquitine ligases humaines pourvues d’un domaine transmembranaire qui les ancrent au niveau de différents compartiments cellulaires afin d’étudier leur impact sur l’activation de NF-KB en réponse à une stimulation antigénique dans un modèle de lymphocytes T immortalisés Jurkat. Nous avons identifié la protéine du RE TRIM13 comme un régulateur positif de la signalisation NF-ΚB. Nos données suggèrent un modèle dans lequel TRIM13 régule l’activation de NF-KB en modulant indépendamment l’activation de deux membres clés de la famille NF-KB au cours de l’activation lymphocytaire, RelA (p65) et c-Rel.Lors de cette thèse, j’ai également participé au crible d’une librairie de siRNA ciblant les 96 déubiquitinases (DUBs) codées par le génome humain afin d’identifier celles en charge de ramener les cellules vers leur état basal. Ceci a permis la caractérisation de la protéase spécifique de l’ubiquitine USP34 (Ubiquitin specific protease 34). La réduction des niveaux endogènes de USP34 potentialise l’activation de NF-KB en réponse à l’engagement du récepteur antigénique T ou du récepteur au TNFa et la liaison de NF-KB à l’ADN est accrue. Collectivement, ces résultats suggèrent que USP34 est un nouvel acteur impliqué dans la régulation négative de NF-KB.Ces résultats illustrent l’importance des processus d’ubiquitination réversibles dans la régulation de la signalisation NF-ΚB et introduisent les cribles génétiques comme un outil efficace pour l’identification de régulateurs de processus biologiques divers

Negative regulation of NF-κB signaling in T lymphocytes by the ubiquitin-specific protease USP34.

International audienceBACKGROUND: NF-κB is a master gene regulator involved in plethora of biological processes, including lymphocyte activation and proliferation. Reversible ubiquitinylation of key adaptors is required to convey the optimal activation of NF-κB. However the deubiquitinylases (DUBs), which catalyze the removal of these post-translational modifications and participate to reset the system to basal level following T-Cell receptor (TCR) engagement continue to be elucidated. FINDINGS: Here, we performed an unbiased siRNA library screen targeting the DUBs encoded by the human genome to uncover new regulators of TCR-mediated NF-κB activation. We present evidence that knockdown of Ubiquitin-Specific Protease 34 (USP34) selectively enhanced NF-κB activation driven by TCR engagement, similarly to siRNA against the well-characterized DUB cylindromatosis (CYLD). From a molecular standpoint, USP34 silencing spared upstream signaling but led to a more pronounced degradation of the NF-κB inhibitor IκBα, and culminated with an increased DNA binding activity of the transcription factor. CONCLUSIONS: Collectively, our data unveils USP34 as a new player involved in the fine-tuning of NF-κB upon TCR stimulation