Étude de la biogenèse de la télomérase, une cible majeure pour la thérapie anticancéreuse

Study of telomerase biogenesis : a major target for anticancer therapy

• Auteur / Autrice : Julie Jombart
• Direction : Nicolas Leulliot, Magali Blaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 17/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Graille
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Leulliot, Magali Blaud, Marc Graille, Bruno Charpentier, Gilbert Faure, Béata Erika Jady, Gilles Ferry, Jean Albert Boutin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Charpentier, Gilbert Faure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions ARN-protéine

Interactions protéine-protéine

Thérapie moléculaire ciblée

Télomérase

Mots clés libres

Télomérase

ScaRNP

TCAB1

PIH1

Expression

Purification

Interaction

Telomerase

ScaRNP

TCAB1

PIH1

Expression

Purification

Interaction

Résumé

Chez les organismes eucaryotes, l’extrémité des chromosomes, appelée télomère, est constituée de séquences nucléotidiques répétées et non codantes auxquelles s’associent des protéines. Les télomères protègent les extrémités des chromosomes d’évènements de recombinaisons. Lorsque les télomères atteignent une taille critique lors du vieillissement cellulaire, la cellule entre en sénescence réplicative et arrête de proliférer. Dans les cellules à haute activité réplicative, une enzyme à activité transcriptase inverse, la télomérase, compense l’érosion des télomères en rajoutant des séquences spécifiques à l’extrémité 3’ des télomères. La télomérase est peu ou pas exprimée dans les cellules somatiques mais son activité est importante pour les cellules à haute activité réplicative. Le niveau d'activité cellulaire de la télomérase est élevé dans les cellules cancéreuses. C'est un facteur majeur qui contribue à la prolifération et à l'immortalisation de ces cellules. L'augmentation de l'activité de la télomérase est l'une des phases importantes du cancer, ainsi le développement de molécules dirigées contre la télomérase offre une perspective de traitements nouveaux. La télomérase humaine est une particule ribonucléoprotéique (RNP) constituée d’une sous-unité catalytique TERT (Telomerase Reverse Transcriptase) qui est une enzyme a activité transcriptase inverse qui utilise la sous-unité ARN de la télomérase TERC (Telomerase RNA component) comme matrice. TERC contient la séquence matrice indispensable à la synthèse de répétitions télomériques et une région qui adopte la structure des ARN à boîtes H/ACA. Les protéines qui s’associent à cette partie de l’ARN regroupent la protéine Cbf5 (Dyskérine chez l’homme), Gar1, Nhp2 et Nop10. Enfin, la protéine TCAB1 (Telomerase and Cajal Body protein 1) fait partie intégrante de la télomérase active et participe à son adressage aux corps de Cajal. La biogenèse de la télomérase est un processus complexe qui fait notamment intervenir différents facteurs dont ceux impliqués dans la biogenèse des RNP à boîtes H/ACA, tels que les protéines Shq1, Naf1, Tah1, PIH1, Hsp90 ou encore les complexes Rvb1/2 et Rsa1-Nufip. Nous avons entrepris de caractériser d’un point de vue structural et fonctionnel la protéine d’adressage TCAB1 et le facteur PIH1 impliqué dans la biogenèse des RNP à boîtes H/ACA et donc potentiellement la télomérase. La stratégie que nous avons employée consiste à déterminer dans un premier temps les conditions d’expression et purification des protéines afin de réaliser ensuite des études structurales par cristallographie ou RMN et des études fonctionnelles. Nous avons ainsi utilisé des techniques de biologie moléculaire, biophysique et biochimie afin de caractériser les interactions protéine-protéine et protéine-ARN. Ces interactions pourront à plus long terme constituer des cibles potentielles dans la recherche de nouvelles thérapies anticancer

In eukaryotes, the ends of chromosomes, named telomere are composed of repetitive non-coding DNA sequences associated with shelterin proteins. Telomeres protect the ends of chromosomes from recombinant events. Due to the end-replication problem, telomeres shorten with each cell division. When telomere reaches a critical length, during the cellular aging, cell enters in replicative senescence and stop proliferating. In high replicative activity cells, the telomerase, a reverse transcriptase enzyme, adds specific sequences at the 3’ extremity of telomeres to compensate the resection of telomeres. In fact, telomerase is repressed in somatic cell, but expressed in stems cells and gametes. In 90% of cancers, high activity of telomerase is also measured. Telomerase is quite an interesting target for the engineering of new drugs for the treatment of cancers. The human telomerase is a ribonucleoproteic particle (RNP) composed of the reverse transcriptase enzyme TERT (Telomerase Reverse transcriptase) that use the ribonucleic sub-unit TERC (Telomerase RNA component) as a matrix. TERC is also composed of an H/ACA box in 3’, conserved in mammalian and structured in stem-loop. The 4 proteins, Cbf5 (Dyskerin in human), Gar1, Nhp2 and Nop10 interact with that RNA specific structure, to stabilize the all TERC RNA. Finally, TCAB1 (Telomerase and Cajal Body protein 1) is part of the active particle and interact with a conserved motif the “CAB box” of the RNA TERC, for the export of the telomerase towards the Cajal bodies. Biogenesis of telomerase is a complex process that involves various factors including those involved in the biogenesis of H/ACA RNP, such as Shq1, Naf1, Tah1, Pih1, or Hsp90 proteins and Rvb1/2 or rsa1-Nufip complexes. The aim of my thesis was to characterize by structural and functional approaches, the export protein TCAB1 and the protein PIH1 involved in the biogenesis of box H/ACA RNP and telomerase. In order to study the 2 proteins of interested by crystallography and NMR, we determine the condition of expression and purification of the protein as a first step. As second step, we have used several biophysical and biomolecular technics to characterize RNA-protein and protein-protein interactions. Understanding these interactions will allow us to design new drugs in a close future.