Studying the posttranslational modifications of transcription factor Ikaros and their role in its function

par Apostol Apostolov

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Susan Chan.

Le président du jury était Daniel Metzger.

Les rapporteurs étaient Angelita Rebollo, François Morle.

  • Titre traduit

    Etude des modifications post-traductionnelles de facteur de transcription Ikaros et leur rôle pour son fonctionnement


  • Résumé

    Le but de mon travail était d’étudier les modifications post-traductionnelles et plus précisément la sumoylation d’Ikaros. Mes études ont montré que le facteur de transcription Ikaros est modifié non seulement par SUMO-1 mais aussi par SUMO-2/3 sur plusieurs sites consensus. Cette modification est conditionnelle et dépendante du stade de développement des cellules T. J’ai trouvé un site consensus en plus des sites déjà décrits dans l’étude de Gómez-del Arco et al., 2005. En accord avec les résultats publiés, dans mon système expérimental, l’absence de sumoylation augmente les propriétés anti-prolifératives d’Ikaros, car ses mutants qui ne peuvent pas être sumoylés inhibent mieux la prolifération des cellules leucémiques. Un effet surprenant est l’absence d’un effet cumulatif de l’absence de sumoylation sur la prolifération des cellules. Par exemple, des mutants ponctuels qui ne perdent pas complètement leur sumoylation sont les meilleurs répresseurs de la prolifération, comparés avec le mutant où tous les sites modifiés sont mutés. Ce résultat est en contradiction avec les données publiées, parce qu’il suggère un rôle différent de la sumoylation, et non seulement comme un interrupteur physique des complexes Ikaros – NURD. J’ai fait des expériences utilisant l’expression d’un gène rapporteur comme un moyen de révéler des différences subtiles entre les propriétés répressives d’Ikaros et ses mutants sumo-déficients. Pour ces essais j’ai utilisé des cellules HeLa, un type cellulaire qui n’exprime pas Ikaros endogène et qu’il est donc théoriquement convenable pour étudier son effet sur l’expression d’un gène rapporteur. Mes résultats ont démontré que dans des cellules HeLa, il n’y pas de différence significative entre les propriétés répressives d’Ikaros et ses mutants sumo-déficients. Ces différences par rapport aux résultats obtenues avec la lignée de cellule T suggèrent une grande importance de contexte du système utilisé et que certains effets peuvent être observés uniquement dans des cellules T. Pour mieux comprendre le rôle de la sumoylation dans le fonctionnement d’Ikaros, j’ai analysé les transcriptomes des lignées cellulaires T qui surexpriment IK1-ER ou ses mutants. L’analyse des puces d’ADN a démontré un phénotype de dérégulation d’expression des gènes cibles d’Ikaros, différent entre la protéine WT et les mutants, ainsi qu’entre les mutants mêmes. Ce résultat suggère un rôle de la sumoylation d’Ikaros beaucoup plus complexe que l’interruption mécanique de son interaction avec le complexe NURD. Mes résultats ont aussi démontré que les autres membres de la famille d’Ikaros (Helios, Aiolos et Eos) sont également sumoylés, un événement qui pourrait être important pour la régulation de leurs fonctions.


  • Résumé

    The main topic of my PhD studies was to investigate the role of sumoylation in the function of Ikaros transcription factor, that regulates the lymphocyte differentiation and function. Sumoylation is a posttranslational modification that can change the properties and regulate the function of a given protein. Up to now, one study addressed the question of how sumoylationmodulates Ikaros function. It shows that Ikaros is sumoylated in total primary thymocytes, and that this dynamic event modulates Ikaros' repressive function. It also describes two consensus sumoylation sites on Ikaros (K58 and K240), the sumoylation of which leads to loss of Ikaros repressive function in ectopic reporter gene assays. The final conclusion of the study is that sumoylation does not alter the nuclear localization of Ikaros but acts as a mechanism disrupting its participation in both histone deacetylase (HDAC) dependent and independent repression. My work shows the presence of additional sumoylation site on Ikaros and demonstrates that sumoylation does not significantly alter its interaction with the nucleosome remodelling and histone deacetylase (NURD) complex in T-cell lines. The functional analysis of sumo-deficientmutants indicates a complex role of this modification in regulating Ikaros' transcriptional properties. The identification of this new sumoylation site contributes to a better understanding of Ikaros' dual repressive - activating function and suggests the existence of conditional Ikaros' interacting partners. Moreover, the different Ikaros splicing isoforms would have differentsumoylation profiles, which would complete the knowledge of their functional diversity.

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