Etude de la voie de modification post-traductionnelle SUMO : implication dans la régulation transcriptionnelle

par Olivier Kirsh

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Anne Dejean-Assemat.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier) est une protéine apparentée à l'Ubiquitine. A ce jour, une centaine de protéines ont été décrites comme étant sumoylées. Les fonctions biologiques liées à la sumoylation des protéines ne sont pas clairement comprises. Récemment, 3 familles distinctes de SUMO E3 ligase ont été découvertes ; les PIAS (Protein Inhibitor of Activated STAT), la nucléoporine RanBP2 et le co-répresseur Polycomb2 (Pc2). Afin de définir plus précisément le rôle de la voie SUMO dans la régulation transcriptionnelle, nous avons recherché de nouveaux substrats de SUMO et étudié l'activité des nouveaux facteurs SUMO E3 ligase. Par l'étude des protéines HDAC4 (Histone DeAcetylase 4) et MR (Mineralocorticoïd Receptor), nous avons pu montrer le rôle majeur de la voie SUMO dans les mécanismes de répressions transcriptionnelles. Ces deux protéines sont modifiées in vivo et in vitro par SUMO et leur modification est associée à la répression de la transcription. La modulation de leurs activités transactivatrices par la voie SUMO fait intervenir des mécanismes moléculaires différents, dépendants de leur état de sumoylation, de la nature du promoteur et des activités SUMO E3 ligase et transcriptionnelles des PIAS. Ces travaux ont également mis en évidence l'activité SUMO E3 ligase de RanBP2 sur HDAC4 et des PIAS sur MR. L'activité SUMO E3 ligase de RanBP2 sur HDAC4 indique également que la sumoylation et l'import nucléaire sont peut-être couplés. A l'échelle cellulaire, la sumoylation de PML est nécessaire à la formation de corps nucléaires normaux. En outre la sur-expression de PML dans des fibroblastes primaires induit leur sénescence prématurée, un processus capable de protéger les cellules contre la transformation tumorale induite par certains oncogènes. En cherchant à savoir si ces processus étaient liés, nous avons pu montrer que ni la sumoylation de PML, ni l'intégrité des corps nucléaires ne sont nécessaires à l'induction de la sénescence prématurée.


  • Résumé

    Sumoyiation is a novel post-translational modification pathway that resembles Ubiquitylation. SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier) is a small 101 amino-acid protein structurally related to Ubiquitin that is covalently linked to a lysine residue side chain of a target protein. To date, about one hundred proteins, including a large number of transcription factors, are known to be modified by SUMO, yet the functions of this modification remain obscure. Very recently, three different families of SUMO E3 ligases have been described; the Protein Inhibitor of Activated STAT (PIASs) family, the nucleoporin RanBP2 and the co-repressor Polycomb2 (Pc2). To better understand the role of sumoylation in transcriptional regulation, we studied the effect of sumoylation on the transcriptional activities of two substrates, the histone deacetylase HDAC4 and mineralocorticoîd Receptor (MR). We show that in both cases, sumoylation is associated with transcriptional repression, although SUMO-mediated repression by HDAC4 and MR are driven by different molecular mechanisms that likely depend on protein's sumoylation level, the promoter context and E3 ligase (PIAS) activities. Furthermore, we show that the RanBP2 provides E3 ligase activity for the modification of HDAC4 and PIAS proteins for MR. The RanBP2 SUMO E3 ligase activity led us to propose a model whereby sumoylation and nuclear import are coupled events. At the cellular level, PML's sumoylation was shown to be determinant for nuclear bodies assembly. It was also previously demonstrated that PML over-expression in human primary fibroblasts induces premature senescence. This process is suspected to be a protection against oncogenes-induced transformation. We were interested in studying the roles of PML's sumoylation and nuclear bodies integrity during on PML-induced premature senescence. Our results indicates that neither the sumoylation of PML nor the integrity of the nuclear bodies is necessary for this process.

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Informations

  • Détails : 155 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.141-155

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)170
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