Multiple regulators mediate the transcriptional activities of ERRalpha and its capacity to promote cell invasion

par Ling Zhang

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Jean-Marc Vanacker et de Jiemin Wong.

Soutenue le 05-09-2018

à Lyon en cotutelle avec l'Université normale de la Chine de l'Est (Shanghai) , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec École normale supérieure de Lyon (établissement opérateur d'inscription) et de Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (laboratoire) .

Le président du jury était Baojie Li.

Le jury était composé de Jean-Marc Vanacker, Jiemin Wong, Baojie Li, Céline Guigon, Karine Gauthier-Vanacker.

Les rapporteurs étaient Baojie Li, Céline Guigon.

  • Titre traduit

    Régulation de l'activité transcriptionnelle de ERRα et de sa capacité à favoriser l'invasion cellulaire par différents complexes


  • Résumé

    ERRα est un récepteur nucléaire dont l’activité est controlée par des co-régulateurs transcriptionnels. La forte expression de ERRα dans les cancers est corrélée à un mauvais pronostic. Les mécanismes par lesquels ERRα régule la migration des cellules cancéreuses sont mal compris, tout comme les co-régulateurs impliqués. Nous avons identifié deux enzymes modificatrices d’histone, LSD1 et SET7, agissant comme régulateurs positifs de ERRα.I. ERRα modifie les activités biochimiques de la déméthylase LSD1 vers la déméthylation (activatrice) de H3K9me2. L’activation des cibles de ERRa-LSD1 (identifiées par RNA-Seq) requiert le recrutement de ce complexe aux sites d’initiation de la transcription (TSSs), réalisé par le facteur de transcription NRF1 qui, lui, ne régule pas l’activité enzymatique de LSD1.II. Un autre groupe de cibles de ERRα (identifié par RNA-Seq) est sous le contrôle de l’histone méthyltransférase SET7 qui mono-méthyle H3K4. Le recrutement de SET7 aux TSSs est contrôlé par le facteur de transcription ETS1, qui promeut les interactions entre SET7 et ERRα, conduisant à l’activation de l’expression des gènes en aval.Des analyses par Gene Ontology ont montré que les cibles communes de ERRα/LSD1 et de ERRα/SET7 sont fortement enrichies en termes d’invasion cellulaire. De manière cohérente, la déplétion individuelle de chacun de ces facteurs (et également celle de NRF1 ou ETS1) réduit les capacités d’invasion, observée en tests in vitro (transwell) ou in vivo par xénogreffe sur embryons de poisson-zèbre.En résumé, nos résultats montrent deux réseaux de régulation impliquant des modifications d’histone induites par ERRα, conduisant à l’invasion cellulaire.


  • Résumé

    ERRα is a nuclear receptor whose activity mainly depends on its interaction with transcription co-regulators. High levels of ERRα are found in various cancer types and correlate with poor prognosis. However, the mechanisms linking ERRα to cancer cell migration as well as the coregulators involved are unclear. In our study, we found two histone-modifying enzymes, LSD1 and SET7, acting as positive regulators of ERRα.I. ERRα impacts the biochemical activities of the LSD1 demethylase. Activation of ERRα -LSD1 targets (identified by RNA-Seq) requires the recruitment of this complex at Transcriptional Start Sites (TSSs), which is achieved by the NRF1 transcription factor. In our study, we have shown several points: NRF1, but not ERRα , is involved in positioning LSD1 to TSS, whereas ERRα , but not NRF1, regulates LSD1 enzymatic activities towards demethylating H3K9me2.II. A distinct group of ERRa target genes (identified by RNA-Seq) is under the control of the histone methyltransferase SET7 which mono-methylates H3K4. Appropriate recruitment of SET7 at TSSs is controlled by the ETS1 transcription factor, promoting the interaction between SET7-ERRa, leading to target gene expression.Gene Ontology analysis revealed that ERRa-LSD1 co-targets, as well as ERRa-SET7 co-targets, are enriched in terms of cell invasion. Consistently, depletion of each of these factors, as well as depletion of NRF1 or ETS1, leads to reduced cell invasion capacities as observed in transwell assays or in vivo, using xenotransplantation in the zebrafish embryo.Altogether, our results show two regulatory networks involving histone modifications induced by nuclear receptors, leading to increased cell invasion.

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