Caractérisation des mécanismes moléculaires impliquant la protéine IKAP/hELP1 et le complexe ELongator

Abstract

Characterization of IKAP/hELP1-dependent pathways.AbstractAn extensive characterization of the signal transduction pathways is required to better understand how cells respond to various stimuli. While the human genome is completely sequenced, it is still necessary to combine those informations with a full knowledge of the biological roles played by the proteins. Importantly, a deregulation of the signal transduction pathways underlie a variety of human diseases such as cancer or neurodegenerative disorders.IKAP/hELP1 is the largest subunit of Elongator and is required for the functional integrity of this complex. The histone acetyltransferase activity of Elongator helps the transcriptional machinery to move on the template of still poorly characterized genes to transcribe. In yeast, Elongator has also been involved in tRNA modifications as well as in exocytosis. In humans, Familial dysautonomia, an autosomal recessive disease characterized by defects in the development and maintenance of neurons of the autonomic and sensory systems, results from a loss-of-function of IKAP/hELP1. Recent work in our laboratory linked this disease to a cell migration defect of IKAP/hELP1 depleted cells. The aim of this work is to investigate the role of Elongator in signal transduction. In the first part, we wanted to know whether Elongator was required for the regulation of gene expression in response to DNA damage. We demonstrated that some p53-dependent genes were aberrantly expressed upon Elongator deficiency in colon cancer-derived cells. Moreover, we showed that these IKAP/hELP1 depleted cells were not more sensitive to apoptosis in response to persistent DNAdamage.In the second part of this work, to better characterize IKAP/hELP1, we tried to validate its potential interaction with the RanBP2 nucleoporin which is a component of the nuclear pore complex. Given its mainly cytoplasmic localization and its role in the nucleus, we studied the translocation of IKAP/hELP1 between both of these cellular compartments. We determined a potential nuclear export signal on the C-terminal part of IKAP/hELP1. This might allow us to further explore the link between the distinct roles and the localization of the Elongator complex. /Caractérisation des mécanismes moléculaires impliquant la protéine IKAP/hELP1 et le complexe Elongator.RésuméL’étude des voies de signalisation permet de mieux comprendre comment une cellule réagit face à divers stimuli. Alors que le génome humain est complètement séquencé, la caractérisation des différentes voies de signalisation cellulaire est à ce jour toujours incomplète et nécessite une meilleure connaissance de leurs principaux acteurs, les protéines. Ceci est d’autant plus important qu’un dérèglement de l’activation de ces voies de signalisation peut conduire à des pathologies aussi diverses que le cancer ou des maladies neurodégénératives.IKAP/hELP1 est la plus grande sous-unité du complexe Elongator et est essentielle pour l’assemblage fonctionnel de celui-ci. Le complexe Elongator grâce à son activité d’acétylation des histones qui permet l’accès à la chromatine, participe à l’élongation de la transcription de gènes, ceux-ci restant à ce jour peu caractérisés. Récemment chez la levure, Elongator a été décrit comme prenant part à d’autres évènements cellulaires aussi divers que la modification des ARNs de transfert qui permet une traduction fidèle des protéines, ou que l’exocytose. Chez l’homme, une neuropathologie génétique, la dysautonomie familiale, est la conséquence directe d’une perte de fonction de la protéine IKAP/hELP1. Notre laboratoire a récemment fait le lien entre cette maladie qui affecte le développement et la survie du système nerveux autonome et sensoriel, et un déficit des capacités migratoires de cellules exprimant trop faiblement la protéine IKAP/hELP1. Le but de ce travail est de poursuivre la caractérisation des rôles biologiques du complexe Elongator. Dans la première partie de ce travail, nous avons examiné le rôle d’Elongator dans la modulation de l’expression de gènes suite à un dommage à l’ADN. Nous avons pu mettre en évidence une altération du profil d’expression de plusieurs gènes connus pour être sous la dépendance de p53, une protéine activée en réponse à divers signaux de stress, dans des cellules dérivées de cancers du colon et déficientes pour Elongator. De plus, nous avons déterminé que ces cellules déplétées pour IKAP/hELP1 n’étaient pas plus sensibles à l’apoptose, en réponse ou non à des dommages persistants à l’ADN. Dans la deuxième partie, nous avons tenté de valider, sur base de résultats obtenus chez la levure, son interaction potentielle avec une protéine du pore nucléaire, RanBP2. Etant donné sa localisation majoritairement cytoplasmique et sa fonction dans le compartiment nucléaire, nous avons étudié le transport d’IKAP/hELP1 entre le noyau et le cytoplasme. Nous avons pu déterminer un site d’export nucléaire potentiel sur l’extrémité C-terminale d’IKAP/hELP1 qui nous permettra d’explorer le lien entre les différentes fonctions et la localisation du complexe Elongator