RNA-Dependent regulation of p53

par Marco Marques Candeias

Thèse de doctorat en Bases fondamentales de l'oncogénèse

Sous la direction de Robin Fåhraeus.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .

mots clés

• Protéine p53 suppresseur de tumeur
• ARN messager
• Apoptose
• Régulation de l'expression des gènes
• Stress physiologique

Titre traduit

Régulation ARNm-dépendante de p53

Résumé

La protéine suppresseur de tumeur p53 est impliquée dans la régulation de la croissance et de la survie des cellules en réponse à une multitude de facteurs de stress cellulaires. Son activation a pour conséquence des modifications de l'expression d'un grand nombre de gènes. Son régulateur principal est la protéine Mdm2, une E3 ubiquitine-ligase qui lie p53 et conduit à sa dégradation par la voie protéasomale. Cependant, la façon dont p53 peut reconnaître spécifiquement différents stimuli de stress et y répondre en induisant des voies alternatives de régulation menant soit à un arrêt du cycle cellulaire, soit à l'apoptose ou encore au vieillissement prématuré, n'est pas encore clairement établi. Le groupe de Fahraeus a décrit l'existence d'une protéine p53 tronquée de la partie N-terminale (p53/47) et issue d'une traduction alternative au niveau d'un second site d'initiation de la traduction dans TARN messager (ARNm) de p53. Cette protéine n'interagit pas directement avec Mdm2 et induit des changements de stabilité et de trans-activation des formes tétramèriques de p53. Les résultats présentés dans cette thèse montrent que l'ARNm de p53 participe à la régulation de l'activité de p53 par le biais de trois mécanismes différents de contrôle de l'expression de p53 (FLp53), de p53/47 et de Mdm2. Des modifications de la synthèse de FLp53 ou de p53/47 sont induites par différents facteurs de stress cellulaires agissant sur des régions distinctes de l'ARNm de p53, ainsi que par des mécanismes de traduction coiffe-dépendants et -indépendants. En outre, la région de l'ARNm de p53 codant pour le domaine de liaison avec Mdm2 interagit directement avec le domaine RING de Mdm2, ce qui conduit à la diminution de l'activité ubiquitine-ligase de Mdm2, à l'augmentation de la traduction de p53 et à son activation, le tout ayant pour conséquence une augmentation des niveaux protéiques de p53 et de Mdm2. Des ARNm de p53 comportant des mutations silencieuses localisées dans cette région ont été identifié. Il est démontré également que l'expression de p53/47 diversifie l'activité de p53 d'une façon stress-dépendante. L'ensemble des résultats présentés indique que, par la régulation des mécanismes alternatifs de la traduction et par sa liaison à Mdm2, l'ARNm de p53 induit différents niveaux d'expression et d'activité des isoformes de p53, ce qui aide à déterminer le devenir biologique des cellules en réponse à différents types de stress cellulaires.

Résumé

P53 controls the growth and survival of cells by acting in response to a multitude of cellular stresses. Activation of p53 results in changes in the expression of a large number of gene products. Its focal regulator is the E3 ubiquitin-ligase Mdm2, which binds and targets p53 for proteasomal degradation. However, it is not yet fully understood how p53 can distinguish the different stress stimuli and induce alternative pathways leading to either cell-cycle arrest, apoptosis or premature ageing. Fahraeus' group and others have described an N-terminally truncated p53 protein (p53/47) originating from a second translation initiation site in the p53 messenger RNA (mRNA) which does not directly interact with Mdm2 and imposes altered stability and transactivation properties to p53 tetramers. Results presented in this thesis show that the p53 mRNA helps in the regulation of the p53 activity by using three different mechanisms to control the expression of the full-length p53 protein (FLp53), p53/47 and Mdm2. Changes in synthesis of FLp53 or p53/47 are regulated by distinct cell stress-induced pathways acting through separate regions of the p53 mRNA and through both cap-dependent and -independent mechanisms. Furthermore, the p53 mRNA region coding for the Mdm2-binding domain interacts with the RING domain of Mdm2 and this results in the impairment of Mdm2's E3 ligase action and supports p53 mRNA translation and activation resulting in high levels of both p53 and Mdm2. P53 mRNAs with silent mutations in this region were found in cancers and are shown to have less aptitude to bind Mdm2 and express a smaller amount of active p53 protein. It is also reported that expression of p53/47 diversifies p53 activity in a stress-dependent fashion. Altogether, the presented data indicate that by regulating alternative mechanisms of translation and by binding to Mdm2, the p53 mRNA gives rise to different levels of the p53 isoforms which help to orchestrate the cell biological outcome of p53 activation in response to different types of cell stress.