Contrôle de la sumoylation par les corps nucléaires PML

Résumé

Les corps nucléaires PML (CNs) sont des structures sphériques organisées par la protéine PML où, de nombreuses protéines impliquées dans divers processus biologiques tels que la sénescence, la mort cellulaire ou la défense virale, y sont recrutées. Ces protéines ont été identifiées individuellement dans des études spécifiques mais aucune étude n’avait permis la purification des CNs et l’établissement de liste des partenaires de PML de façon systématique. La protéine PML est sensible à l’oxydation et le stress oxydant promeut son assemblage en CNs permettant le recrutement de l’enzyme E2 clé de la conjugaison, UBC9. Les interférons (IFNs), cytokines aux propriétés antivirales induisent l’expression de PML. L’arsenic et les IFNs augmentent l’assemblage des CNs.Dans cette étude nous avons exploré, in vivo, le rôle de PML dans la sumoylation en réponse au stress en utilisant deux modèles de souris et un modèle cellulaire, les cellules souches embryonnaires de souris (mESC), exprimant des versions taguées de SUMO1 ou SUMO2. Nous avons montré que PML augmente rapidement la sumoylation dans les foies de souris KI His6-HA-SUMO1 en réponse aux traitements arsenic/IFN. De façon similaire, dans la leucémie aiguë promyélocytaire (LAP), où les CNs sont désorganisés, l’arsenic promeut la reformation des CNs et la conjugaison par SUMO. L’analyse par spectrométrie de masse quantitative des conjugués His10-SUMO2 a permis de mettre en évidence une liste de protéines sumoylées en réponse au traitement thérapeutique à l’arsenic. Parmi ces protéines, TRIM28/KAP1 et d’autres protéines appartenant au même complexe régulant la chromatine ont été identifiées. TRIM28, qui joue un rôle clé dans la répression des rétrovirus endogènes (ERV) dans les mESC, est sumoylée de façon dépendante de PML dans ces cellules. Les CNs régulent également l’ubiquitinylation et la dégradation dépendante du protéasome, de certaines de ces protéines. Enfin, nous avons montré que les CNs favorisent la formation de chaînes SUMO2/3, expliquant le rôle des CNs dans la dégradation des protéines. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que les CNs sont des compartiments nucléaires qui contrôlent la conjugaison de diverses protéines dans des conditions physiologiques de stress cellulaire, montrant pour la première fois leur activité de contrôle de MPT in vivo.

mots clés

PML Nuclear Bodies

Titre traduit

Sumoylation control by PML nuclear bodies
Résumé

PML drives assembly of PMLNuclear Bodies (NBs) where it recruits hundreds of serendipitously-identified proteins, among which the key UBC9 E2-sumoylation enzyme. Interferons (through transcriptional PML induction) and arsenic or oxidative stress (through PML aggregation) dramatically enhance NB assembly. Here we directly investigated any role for PML in stress-responsive sumoylation in vivo. We demonstrate that PML very rapidly promotes arsenic/interferon-responsive sumoylation in mouse liver or mouse embryonic stem cells. Similarly, in Acute Promyelocytic Leukemia (APL), where PML NBs are disorganized in the basal state, arsenic therapy promoted NB-reformation and broad SUMO-conjugation. Label free quantitative proteomic analysis of His10-SUMO2-conjugates revealed a comprehensive list of therapy-responsive sumoylated proteins, among which TRIM28 and other proteins belonging to the same epigenetic complex. PML NBs-regulated sumoylation also drives ubiquitination and proteasome-dependent degradation of some targets. Finally, by expressing conjugation-resistant SUMO2, we demonstrate that PML NBs promotes processive SUMO2/3 chain elongation, thus explaining PML role in partner degradation. Collectively, our findings highlight the key activity of NBs in stress-regulated sumoylation/degradation in vivo.