Molecular mechanisms of PLK1 recognition by CUL3/KLHL22 E3-ubiquitin ligase controlling mitotic progression

par Thibaud Metzger

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Izabela Sumara.

Le président du jury était Romeo Ricci.

Les rapporteurs étaient Snezhana Oliferenko, Lionel Pintard.

  • Titre traduit

    Mécanismes moléculaires de reconnaissance de PLK1 par l’E3-ubiquitine ligase CUL3/KLHL22 contrôlant la progression mitotique


  • Résumé

    L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle impliquée dans de nombreux mécanismes cellulaires. L’E3-ubiquitine ligase CULLIN 3 (CUL3) est un régulateur essentiel de la progression mitotique, ubiquitinant d’importants régulateurs mitotiques et contrôlant leur localisation subcellulaire. Plus particulièrement, notre travail décrit le rôle de la nouvelle E31 ligase CUL3/KLHL22 dans la régulation de l’activité localisée de Polo-like kinase 1 (PLK1) et de ce fait dans l’établissement d’une progression mitotique précise. Néanmoins, les mécanismes moléculaires qui régissent la reconnaissance de son substrat par CUL3 demeurent inconnus. L’activité catalytique de PLK1 ne semble pas être nécessaire à son interaction avec KLHL22, mais aussi bien son domaine kinase que Polo-box (PBD) suffisent à co-purifier KLHL22. Des mutations au niveau du motif DFG, situé en amont du domaine kinase,et du tryptophane 414 au sein du PBD semblent influer sur la reconnaissance de KLHL22. Les résultats obtenus montrent les premières indications biochimiques du mode d’interaction du complexe CUL3/KLHL22/PLK1.


  • Résumé

    Ubiquitination is a post-translational modification involved in many cellular processes. The E3 ubiquitin-ligase based on CULLIN 3 protein (CUL3) is an essential regulator of mitotic division in human cells by ubiquitinating several important mitotic regulators and controlling their subcellular localization. In particular, our work described the role of novel CUL3/KLHL22 E3-ligase in regulation of localized activity of Polo-like kinase 1 (PLK1) and there by faithful mitotic progression. However, the molecular mechanisms of substrate recognition by CUL3 remain unknown. The catalytic activity of PLK1 may not be required for binding KLHL22 but both the kinase and the Polo-box domains are sufficient to co-purify KLHL22. Mutating the DFG motif within the kinase domain and the tryptophan 414 within the PBD influence the binding to KLHL22. These results provide first insights into molecular mechanisms of CUL3/KLHL22/PLK1complex.


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