Rôle de la structure de l'ARNm de p53 dans la régulation de son actvité dommage à l'ADN : une nouvelle facette de p53 IRES médiation traduction

• Auteur / Autrice : Anand Ponnuswamy
• Direction : Robin Fåhraeus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie et oncologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines proto-oncogènes c-mdm2

Altération de l'ADN

Transduction du signal

Protéine p53 suppresseur de tumeur

ARN messager

Résumé

Environ 15% de la traduction des ARNm est sensible à des changements liés au stress, cependant la façon dont les voies de signalisation régulent la traduction d'un ARNm donné n'est pas connue. Ceci est, à notre connaissance, le premier rapport décrivant la façon dont un signal de régulation stress-dépendant conduit à l'induction de la synthèse d'une protéine spécifique via des changements dans la structure de son ARNm. Ceci permet à la cellule de s'adapter aux variations environnementales et la similarité avec le concept de « riboswitch » (ou riborégulateur) est frappante. Nous avons montré que la phosphorylation par ATM de HDMX en sérine 403 induit sa liaison à l'ARNm naissant de p53. Ceci conduit à un changement conformationnel de l'ARNm qui permet la liaison de HDM2, par laquelle l'ARNm peut alors adopter une seconde conformation en forme en Y, caractéristique d'une structure IRES / jonction en 3 boucles qui agit comme une « plate-forme d'expression » pour la synthèse de p53. La présence d'une protéine HDM2 non modifiée et ne liant pas l'ARN de p53 empêche l'activité ARN chaperonne de HDMX. Ainsi, HDM2 et HDMX nécessitent toutes deux d'être modifiées par ATM pour passer de l'état de régulateurs négatifs à positifs de p53 en réponse aux dommages de l'ADN. Une telle modification structurelle des ARNm, suite à des variations environnementales conduisant à des ajustements compensatoires dans la synthèse de protéines métaboliquement actives, est un phénomène très étudié chez les procaryotes. Cependant ici ce n'est pas un métabolite qui lie l'ARN et provoque les changements dans sa structure et la variation de la synthèse protéique résultante, mais des ITAFs phosphorylés. De façon intéressante, comme l'IRES de p53 est situé dans un domaine très conservé de son ARNm codant pour la séquence peptidique qui lie HDM2, ces résultats illustrent également la façon dont les structures dans la séquence codante de p53 ont évoluées conjointement avec leur protéine codée pour re��guler l'activité de p53 en réponse au stress cellulaire.

Translational profiling has indicated that as much as 15% of mRNA translation is susceptible for stress-dependent changes. However, how signaling pathways regulates translation of individual mRNAs is largely unknown. This is, to our knowledge, the first report to show how a stress-signaling pathway leads to the induction of synthesis of a specific stress response protein via changes in the structure of its mRNA. This allows the cell to adapt to changes in the environment and the similarities to the riboswitch concept are striking. Here we show that phôsphorylation of HDMX at serine 403 by ATM promotes the binding to the p53 mRNA. This takes place on the nascent p53 mRNA and leads to a change in the RNA conformation that allows HDM2 binding upon which mRNA takes a second conformation giving a characteristic Y-shaped IRES structure / three-stem junction (riboswitch) which acts as an "Expression Platform" for p53 synthesis. This RNA conformation is stabilized by Mg2+ ions, which could possibly generate an unconventional K¬turn motif for RNA-RNA interaction. The presence of a non-modified and non-RNA binding HDM2 prevents HDMX RNA chaperone activity. Thus, both HDM2 and HDMX need to be modified by ATM in order for HDM2 and HDMX to switch from being negative to become positive regulators of p53 activity during the DNA damage response. This structural alteration of mRNAs in response due to variations in environmental conditions that lead to compensatory adjustments in the synthesis of metabolic active proteins is a well-studied phenomenon in prokaryotes. Here, however, is it not a metabolite that binds the RNA and causes changes in its structure and altered rate of protein synthesis but phosphorylated ITAFs. Interestingly, as the p53 IRES is within a highly conserved domain of the p53 mRNA that encodes the peptide sequence that binds the N-terminus of HDM2, these results also illustrate how structures in the coding sequence of the p53 mRNA have co-evolved together with the encoded protein to regulate p53 activity in response to cellular stress.