Characterization of the expression, regulation and function of Sorting Nexin 9 and Sorting Nexin 18

Summary : Sorting nexin (SNX) family members play important roles in intracellular protein and membrane trafficking, The membrane-tubulating SNX9 protein has been shown to interact with multiple components of the endocytic machinery and to participate in clathrin-mediated endocytosis of cell surface receptors. It has not been investigated if SNX9 may also participate in other protein sorting pathways that involve vesicular transport, specifically the biogenesis of lysosome-related organelles (LROs). Closely related to SNX9 is SNXl8, whose function is largely unknown. In this work, we have characterized the expression of SNX9 and SNXl8 in LRO-containing cells and investigated their role in protein trafficking during the formation of LROs. Our results indicate that SNX9 and SNXl8 are not essential for the formation of LROs, nor for the sorting of melanosomal proteins. We investigated how the level of intracellular SNX9 protein is regulated and found that it is a substrate of the ubiquitin ligase Itch, a member of the NEDD4 family of E3 ubiquitin ligases. Itch ubiquitylates SNX9 and regulates SNX9 levels by enhancing its degradation. Using ? truncated proteins we found that the interaction with SNX9 is mediated by the proline-rich domain of Itch, a domain distinct from the conventional WW recognition domain, and the SH3 domain of SNX9. Interaction with the PRD of Itch is essential for SNX9 ubiquitylation and degradation. We further showed that Itch binding is not affected by tyrosine phosphorylation of SNX9. Using lentivector-mediated siRNA techniques, we found that Itch regulates the level of melanosomal proteins, while knock-down of SNX9 does not alter their level. Interestingly, we revealed that silencing of SNXIS affects the amount of the melanosomal protein Melan-A, but also of SNX9, and that SNXl8 can interact with SNX9. Taken together, our results highlight that the pool of substrates of NEDD4 family E3 ligases extends to proteins containing SH3 domains and provide insight into the potential functions of SNXI8. Résumé : Les membres de la famille des Sorting Nexins (SNX) jouent des rôles importants dans le trafic intracellulaire de protéines et membranes. Il a été démontré que la protéine SNX9, qui génère les tubules membranaires, interagit avec plusieurs composants de la machinerie d'endocytose et participe à l'endocytose des récepteurs de surface mediée par la clathrine. Aucune étude n'a investigué si SNX9 pourrait aussi participer à d'autres voies de trafic de protéines tel que le transport vésiculaire, et plus particulièrement la biogenèse des organites lysosomaux ("lysosome-related organelles", LR©s). SNXl8 est similaire à SNX9, mais sa fonction est largement inconnue. Dans ce travail, nous avons caractérisé l'expression de SNX9 et SNX18 dans des cellules contenants des LROs et investigué leur rôle dans le trafic de protéines pendant la formation des LROS. Nos résultats indiquent que SNX9 et SNXI8 ne sont essentiels ni pour la formation des LR©s, ni pour le trafic de protéines mélanosomales. Nous avons examiné la régulation du niveau intracellulaire de la protéine SNX9 et avons trouvé qu'elle est un substrat de l'ubiquitine ligase Itch, un membre de la famille NEDD4 des ubiquitine ligases E3. Itch ubiquitine SNX9 et régule les niveaux de SNX9 en augmentant sa dégradation. En utilisant des protéines mutées nous avons découvert que l'interaction avec SNX9 est médiée par le domaine riche en proline de Itch, qui est différent du domaine conventionnel de reconnaissance WW, et par le domaine SH3 de SNX9. L'interaction avec le domaine riche en proline de Itch est essentielle pour l'ubiquitination et la dégradation de SNX9. De plus, nous avons montré que cette liaison n'est pas affectée par la phosphorylation des résidus tyrosine de SNX9. En utilisant des vecteurs lentiviraux exprimant des siARN, nous avons trouvé que Itch régule les niveaux de protéines mélanosomales, alors que l'extinction de l'expression de SNX9 ne change pas leurs niveaux. En autre, nous avons révélé que la diminution de SNXl8 affecte le niveau de la protéine mélanosomale Melan-A et de SNX9, et aussi que SNXl8 peut interagir avec SNX9. En résumé, nos résultats démontrent que l'ensemble des substrats de la famille NEDD4 des ubiquitine ligases E3 s'élargit aux protéines contenant des domaines SH3 et ouvrent des perspectives sur les fonctions potentielles de SNXl8.

Effect of different G protein-coupled receptor kinases on phosphorylation and desensitization of the alpha1B-adrenergic receptor.

The alpha1B-adrenergic receptor (alpha1BAR), its truncated mutant T368, different G protein-coupled receptor kinases (GRK) and arrestin proteins were transiently expressed in COS-7 or HEK293 cells alone and/or in various combinations. Coexpression of beta-adrenergic receptor kinase (betaARK) 1 (GRK2) or 2 (GRK3) could increase epinephrine-induced phosphorylation of the wild type alpha1BAR above basal as compared to that of the receptor expressed alone. On the other hand, overexpression of the dominant negative betaARK (K220R) mutant impaired agonist-induced phosphorylation of the receptor. Overexpression of GRK6 could also increase epinephrine-induced phosphorylation of the receptor, whereas GRK5 enhanced basal but not agonist-induced phosphorylation of the alpha1BAR. Increasing coexpression of betaARK1 or betaARK2 resulted in the progressive attenuation of the alpha1BAR-mediated response on polyphosphoinositide (PI) hydrolysis. However, coexpression of betaARK1 or 2 at low levels did not significantly impair the PI response mediated by the truncated alpha1BAR mutant T368, lacking the C terminus, which is involved in agonist-induced desensitization and phosphorylation of the receptor. Similar attenuation of the receptor-mediated PI response was also observed for the wild type alpha1BAR, but not for its truncated mutant, when the receptor was coexpressed with beta-arrestin 1 or beta-arrestin 2. Despite their pronounced effect on phosphorylation of the alpha1BAR, overexpression of GRK5 or GRK6 did not affect the receptor-mediated response. In conclusion, our results provide the first evidence that betaARK1 and 2 as well as arrestin proteins might be involved in agonist-induced regulation of the alpha1BAR. They also identify the alpha1BAR as a potential phosphorylation substrate of GRK5 and GRK6. However, the physiological implications of GRK5- and GRK6-mediated phosphorylation of the alpha1BAR remain to be elucidated.

Characterization of the phosphorylation sites involved in G protein-coupled receptor kinase- and protein kinase C-mediated desensitization of the alpha1B-adrenergic receptor.

Catecholamines as well as phorbol esters can induce the phosphorylation and desensitization of the alpha1B-adrenergic receptor (alpha1BAR). In this study, phosphoamino acid analysis of the phosphorylated alpha1BAR revealed that both epinephrine- and phorbol ester-induced phosphorylation predominantly occurs at serine residues of the receptor. The findings obtained with receptor mutants in which portions of the C-tail were truncated or deleted indicated that a region of 21 amino acids (393-413) of the carboxyl terminus including seven serines contains the main phosphorylation sites involved in agonist- as well as phorbol ester-induced phosphorylation and desensitization of the alpha1BAR. To identify the serines invoved in agonist- versus phorbol ester-dependent regulation of the receptor, two different strategies were adopted, the seven serines were either substituted with alanine or reintroduced into a mutant lacking all of them. Our findings indicate that Ser394 and Ser400 were phosphorylated following phorbol ester-induced activation of protein kinase C, whereas Ser404, Ser408, and Ser410 were phosphorylated upon stimulation of the alpha1BAR with epinephrine. The observation that overexpression of G protein-coupled kinase 2 (GRK2) could increase agonist-induced phosphorylation of Ser404, Ser408, and Ser410, strongly suggests that these serines are the phosphorylation sites of the alpha1BAR for kinases of the GRK family. Phorbol ester-induced phosphorylation of the Ser394 and Ser400 as well as GRK2-mediated phosphorylation of the Ser404, Ser408, and Ser410, resulted in the desensitization of alpha1BAR-mediated inositol phosphate response. This study provides generalities about the biochemical mechanisms underlying homologous and heterologous desensitization of G protein-coupled receptors linked to the activation of phospholipase C.

Molecular characterization of the Carma1-related protein card9

ABSTRACT : Fungal infections have become a major source of diseases in immuncompromised patients, but are quite benign in healthy individuals. As fungi are eukaryotes, and share many biological processes with humans, many antifungal drugs can cause toxicity in the patients. Therefore, the characterization of signaling pathways specific to the anti-fungal immune response is relevant for the better understanding of the disease and the development of new therapeutic approaches. Dectin-1 is the major mammalian pattern recognition receptor for the fungal component zymosan. Dectin-1 is an innate non-Toll-like receptor containing immunoreceptor tyrosine-based activation motifs (ITAMs). Card9, Bc110 and Maltl are proteins that have been shown to play a key role in the Dectin-l-induced signaliñg pathway by controlling Dectin-l-mediated cell activation, cytokine production and innate anti-fungal immunity in mice. Here we investigate the role of the Card9-Bc110-Maltl complex in humans using the monocytic cell line THP-1. We show that Card9 interacts with Bc110 through a CARD-CARD interaction and that interaction of Card9 with Bc110 is required for NF-xB activation. We further demonstrate that Card9 is phosphorylated in its C-terminal part on serine residues. The phosphorylation status of Card9 can influence its ability to active NF-xB, since mutation of the phosphorylation sites increases its ability to activate NF-xB. We find that Card9 is expressed in myeloid derived cells, such as the human monocytic cell lines THP1 and U937, and in human monocyte-enriched PBLs and monocyte-derived DCs. Our findings demonstrate that Card9 is implicated in anti-fungal responses, since silencing of Card9 as well as of Bc110 and Maltl diminishes the capacity of THP1 cells to produce TNF-a in response to zymosan. Interestingly, activation of the NF-xB and MAPK pathway remained normal and levels of TNF-a mRNA produced were also not affected in THP 1 cells silenced for the expression of Card9, Bc110 or Malt1. Using a Malt1 inhibitor, we provide evidence that the proteolytic activity of Malt1 is needed for zymosan-induced TNF-a production in THP 1 cells and bone marrow-derived macrophages of mice, but further experiments are required to confirm these findings and identify the substrate(s) of Malt1. In conclusion, our results reveal an important role for Card9 in the innate immune response of human macrophages to fungi. RÉSUMÉ : Les infections fongiques sont une source majeure de maladie chez les patients immunodéprimés, alors qu'elles sont plutôt bénignes chez les individus sains. Comme les champignons sont des eucaryotes et partagent beaucoup de processus biologiques avec les humains, les médicaments antifongiques peuvent être source de toxicité chez les patients. Il est donc important de mieux caractériser les voies de signalisation intracellulaire des réponses anti-fongiques pour pouvoir développer de nouvelles approches thérapeutiques. La protéine Dectin-1 est le récepteur principal du composé fongique zymosan. Les protéines Card9, Bc110 et Maltl ont été décrites comme jouant un rôle primordial dans les signaux d'activation induits par Dectin-l, en contrôlant l'activité cellulaire, la production de cytokines et la défense anti-fongique dans les souris. Dans cette étude, nous investiguons le rôle du complexe Card9-Bc110-Maltl dans la lignée monocytaire humaine THP1. Nous montrons que Card9 interagit avec Bc110 par une interaction CARD-CARD et que cette interaction est requise pour activer le facteur de transcription NF-xB. Nous observons que Card9 est phosphorylé dans sa partie C-terminale sur des résidus serine et que l'état de phosphorylation de Card9 influence sa capacité à activer NF-xB. En effet, sa capacité à activer NF-xB est augmentée, après mutation des sites de phosphorylation. La génération d'un anticorps spécifique dirigé contre Card9 nous a permis de démontrer que Card9 est exprimé dans des cellules myéloïdes comme les lignées cellulaires monocytiques THP-1 et U-937, ainsi que dans les cellules dendritiques humaines. Nos résultats démontrent que Card9 est impliqué dans la réponse immunitaire antifongique puisque la réduction de l'expression de Card9 ainsi que de Bc110 et de Malt1 diminue la capacité des THP-1 à produire du TNF-a en réponse au zymosan. Par contre, les voies de signalisation NF-xB et MAPK ainsi que les niveaux de mRNA de TNF-a produits en réponse au zymosan ne sont pas affectés dans ces cellules. En utilisant un inhibiteur de Malt1, nous montrons que l'activité protéolytique de Malt1 est nécessaire pour la production de TNF-a induite par le zymosan dans les cellules THP-1 ainsi que dans les macrophages de souris, mais d'autres expériences seront nécessaires pour confirmer cette observation et identifier le(s) substrat(s) de Malt1 responsables de cet effet. En conclusion, nos résultats révèlent un rôle important de la protéine Card9 dans la réponse immunitaire innée antifongique dans les macrophages humains.

Signalling by neurotrophins and hepatocyte growth factor regulates axon morphogenesis by differential β-catenin phosphorylation

Tyrosine phosphorylation of ß-catenin, a component of adhesion complexes and the Wnt pathway, affects cell adhesion, migration and gene transcription. By reducing ßcatenin availability using shRNA-mediated gene silencing or expression of intracellular N-cadherin, we show that ß-catenin is required for axon growth downstream of Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) and Hepatocyte Growth Factor (HGF) signalling. We demonstrate that receptor tyrosine kinases (RTK) Trk and Met interact with and phosphorylate ß-catenin. Neurotrophins (NT) stimulation of Trk receptors results in phosphorylation of ß-catenin at residue Y654 and increased axon growth and branching. Conversely, pharmacological inhibition of Trk or a Y654F mutant blocks these effects. ß-catenin phospho(P)-Y654 colocalizes with the cytoskeleton at growth cones. However, HGF that also increases axon growth and branching, induces ß-catenin phosphorylation at Y142 and a nuclear localization. Interestingly, dominant negative ΔN-TCF4 abolishes the effects of HGF in axon growth and branching, but not of NT. We conclude that NT and HGF signalling differentially phosphorylate ß-catenin, targeting ß-catenin to distinct compartments to regulate axon morphogenesis by TCF4-transcription-dependent and independent mechanisms. These results place ß-catenin downstream of growth factor/RTK signalling in axon differentiation.

Phosphorylation of unique domains of Src family of kinases

Members of the Src family of kinases (SFKs) are non-receptor tyrosine kinases involved in numerous signal transduction pathways. The catalytic, SH3 and SH2 domains are attached to the membrane-anchoring SH4 domain through the intrinsically disordered"Unique" domains, which exhibit strong sequence divergence among SFK members. In the last decade, structural and biochemical studies have begun to uncover the crucial role of the Unique domain in the regulation of SFK activity. This mini-review discusses what is known about the phosphorylation events taking place on the SFK Unique domains, and their biological relevance. The modulation by phosphorylation of biologically relevant inter- and intra- molecular interactions of Src, as well as the existence of complex phosphorylation/dephosphorylation patterns observed for the Unique domain of Src, reinforces the important functional role of the Unique domain in the regulation mechanisms of the Src kinases and, in a wider context, of intrinsically disordered regions in cellular processes.

Negative Regulation of Receptor Tyrosine Kinases by T-cell Protein Tyrosine Phosphatase

Protein tyrosine phosphorylation controls a wide array of cellular responses such as growth, migration, proliferation, differentiation, metabolism and cytoskeletal organisation. Tyrosine phosphorylation is a dynamic process involving the competing activities of protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases. The protein tyrosine kinases are further divided into non-receptor- and receptor tyrosine kinases. The latter are transmembrane glycoproteins activated by the binding of specific ligands, mostly growth factors, to their extracellular domain, transmitting different signals to the cell. Growth factor receptors such as the epidermal growth factor receptor, vascular endothelial growth factor receptor 2 and platelet-derived growth factor receptor β, belong to the receptor tyrosine kinases, the signalling of which is often disturbed in various diseases, including cancer. This has led to the development of receptor tyrosine kinase antagonists for use as anti-cancer drugs. As the receptor tyrosine kinases, also the protein tyrosine phosphatases can be divided into receptor- and non-receptor types. The protein tyrosine phosphatases have attained much less attention than the receptor tyrosine kinases partly because they were identified later. However, accumulating evidence shows that the protein tyrosine phosphatases have important roles as specific and active regulators of tyrosine phosphorylation in cells and of physiological processes. Consequently, the protein tyrosine phosphatases are receiving arising interest as novel drug targets. The aim of this work was to elucidate the negative regulation of receptor tyrosine kinases by one non-receptor protein tyrosine phosphatase, T-cell protein tyrosine phosphatase TCPTP. The results show that TCPTP activated by cell adhesion receptor integrin α1 functions as a negative regulator of the epidermal growth factor receptor. It was also found that TCPTP affects vascular endothelial growth factor receptor 2 signalling and angiogenesis. Lastly, a High-throughput screen with 64,280 compounds was performed to identify novel TCPTP activators, resulting in identification of one small molecule compound capable of exerting similar effects on TCPTP signalling as integrin α1. This compound is shown to downregulate signalling of epidermal growth factor receptor and platelet-derived growth factor receptor β, as well as to inhibit cell proliferation and angiogenesis. Our results suggest that a suitable small-molecule TCPTP activator could be utilized in the development of novel anti-cancer drugs.

Insulin receptor has tyrosine kinase activity toward Shc in rat liver

Insulin induces tyrosine phosphorylation of Shc in cell cultures and in insulin-sensitive tissues of the intact rat. However, the ability of insulin receptor (IR) tyrosine kinase to phosphorylate Shc has not been previously demonstrated. In the present study, we investigated insulin-induced IR tyrosine kinase activity towards Shc. Insulin receptor was immunoprecipitated from liver extracts, before and after a very low dose of insulin into the portal vein, and incubated with immunopurified Shc from liver of untreated rats. The kinase assay was performed in vitro in the presence of exogenous ATP and the phosphorylation level was quantified by immunoblotting with antiphosphotyrosine antibody. The results demonstrate that Shc interacted with insulin receptor after infusion of insulin, and, more important, there was insulin receptor kinase activity towards immunopurified Shc. The description of this pathway in animal tissue may have an important role in insulin receptor tyrosine kinase activity toward mitogenic transduction pathways.

A high-fructose diet induces changes in pp185 phosphorylation in muscle and liver of rats

Insulin stimulates the tyrosine kinase activity of its receptor resulting in the tyrosine phosphorylation of pp185, which contains insulin receptor substrates IRS-1 and IRS-2. These early steps in insulin action are essential for the metabolic effects of insulin. Feeding animals a high-fructose diet results in insulin resistance. However, the exact molecular mechanism underlying this effect is unknown. In the present study, we determined the levels and phosphorylation status of the insulin receptor and pp185 (IRS-1/2) in liver and muscle of rats submitted to a high-fructose diet evaluated by immunoblotting with specific antibodies. Feeding fructose (28 days) induced a discrete insulin resistance, as demonstrated by the insulin tolerance test. Plasma glucose and serum insulin and cholesterol levels of the two groups of rats, fructose-fed and control, were similar, whereas plasma triacylglycerol concentration was significantly increased in the rats submitted to the fructose diet (P<0.05). There were no changes in insulin receptor concentration in the liver or muscle of either group. However, insulin-stimulated receptor autophosphorylation was reduced to 72 ± 4% (P<0.05) in the liver of high-fructose rats. The IRS-1 protein levels were similar in both liver and muscle of the two groups of rats. In contrast, there was a significant decrease in insulin-induced pp185 (IRS-1/2) phosphorylation, to 83 ± 5% (P<0.05) in liver and to 77 ± 4% (P<0.05) in muscle of the high-fructose rats. These data suggest that changes in the early steps of insulin signal transduction may have an important role in the insulin resistance induced by high-fructose feeding.

Effects of lipopolysaccharide on low- and high-density cultured rabbit vascular smooth muscle cells: differential modulation of nitric oxide release, ERK1/ERK2 MAP kinase activity, protein tyrosine phosphatase activity, and DNA synthesis

Previous studies have shown that exogenously generated nitric oxide (NO) inhibits smooth muscle cell proliferation. In the present study, we stimulated rabbit vascular smooth muscle cells (RVSMC) with E. coli lipopolysaccharide (LPS), a known inducer of NO synthase transcription, and established a connection between endogenous NO, phosphorylation/dephosphorylation-mediated signaling pathways, and DNA synthesis. Non-confluent RVSMC were cultured with 0, 5, 10, or 100 ng/ml of the endotoxin. NO release was increased by 86.6% (maximum effect) in low-density cell cultures stimulated with 10 ng/ml LPS as compared to non-stimulated controls. Conversely, LPS (5 to 100 ng/ml) did not lead to enhanced NO production in multilayered (high density) RVSMC. DNA synthesis measured by thymidine incorporation showed that LPS was mitogenic only to non-confluent RVSMC; furthermore, the effect was prevented statistically by aminoguanidine (AG), a potent inhibitor of the inducible NO synthase, and oxyhemoglobin, an NO scavenger. Finally, there was a cell density-dependent LPS effect on protein tyrosine phosphatase (PTP) and ERK1/ERK2 mitogen-activated protein (MAP) kinase activities. Short-term transient stimulation of ERK1/ERK2 MAP kinases was maximal at 12 min in non-confluent RVSMC and was prevented by preincubation with AG, whereas PTP activities were inhibited in these cells after 24-h LPS stimulation. Conversely, no significant LPS-mediated changes in kinase or phosphatase activities were observed in high-density cells. LPS-induced NO generation by RVSMC may switch on a cell density-dependent proliferative signaling cascade, which involves the participation of PTP and the ERK1/ERK2 MAP kinases.

Interruption of the blood-stage cycle of the malaria parasite, Plasmodium chabaudi, by protein tyrosine kinase inhibitors

Malaria is a devastating disease caused by a unicellular protozoan, Plasmodium, which affects 3.7 million people every year. Resistance of the parasite to classical treatments such as chloroquine requires the development of new drugs. To gain insight into the mechanisms that control Plasmodium cell cycle, we have examined the effects of kinase inhibitors on the blood-stage cycle of the rodent malaria parasite, Plasmodium chabaudi. In vitro incubation of red blood cells for 17 h at 37ºC with the inhibitors led to a decrease in the percent of infected cells, compared to control treatment, as follows: genistein (200 µM - 75%), staurosporine (1 µM - 58%), R03 (1 µM - 75%), and tyrphostins B44 (100 µM - 66%) and B46 (100 µM - 68%). All these treatments were shown to retard or prevent maturation of the intraerythrocytic parasites. The diverse concentration ranges at which these inhibitors exert their effects give a clue as to the types of signals that initiate the transitions between the different developmental stages of the parasite. The present data support our hypothesis that the maturation of the intraerythrocytic cycle of malaria parasites requires phosphorylation. In this respect, we have recently reported a high Ca2+ microenvironment surrounding the parasite within red blood cells. Several kinase activities are modulated by Ca2+. The molecular identification of the targets of these kinases could provide new strategies against malaria.

The role of calcium, calcium-activated K+ channels, and tyrosine/kinase in psoralen-evoked responses in human melanoma cells

8-Methoxy psoralen (8-MOP) exerts a short-term (24 h) mitogenic action, and a long-term (48-72 h) anti-proliferative and melanogenic action on two human melanoma cell lines, SK-Mel 28 and C32TG. An increase of intracellular calcium concentration was observed by spectrofluorometry immediately after the addition of 0.1 mM 8-MOP to both cell lines, previously incubated with calcium probe fluo-3 AM (5 µM). The intracellular Ca2+ chelator BAPTA/AM (1 µM) blocked both early (mitogenic) and late (anti-proliferative and melanogenic) 8-MOP effects on both cell lines, thus revealing the importance of the calcium signal in both short- and long-term 8-MOP-evoked responses. Long-term biological assays with 5 and 10 mM tetraethylammonium chloride (TEA, an inhibitor of Ca2+-dependent K+ channels) did not affect the responses to psoralen; however, in 24-h assays 10 mM TEA blocked the proliferative peak, indicating a modulation of Ca2+-dependent K+ channels by 8-MOP. No alteration of cAMP basal levels or forskolin-stimulated cAMP levels was promoted by 8-MOP in SK-Mel 28 cells, as determined by radioimmunoassay. However, in C32TG cells forskolin-stimulated cAMP levels were further increased in the presence of 8-MOP. In addition, assays with 1 µM protein kinase C and calcium/calmodulin-dependent kinase inhibitors, Ro 31-8220 and KN-93, respectively, excluded the participation of these kinases in the responses evoked by 8-MOP. Western blot with antibodies anti-phosphotyrosine indicated a 92% increase of the phosphorylated state of a 43-kDa band, suggesting that the phosphorylation of this protein is a component of the cascade that leads to the increase of tyrosinase activity.

Interactions protéiques et relation dynamique entre phosphorylation / sumoylation / ubiquitination des protéines TIF1α, β et PML: détection in vivo par BRET

Trois protéines de la famille TRIM (Motif TRIpartite), TIF1α, β (Transcriptional Intermediary Factor 1) et PML (ProMyelocytic Leukaemia¬), font l’objet de cette étude. TIF1α est connu comme un coactivateur des récepteurs nucléaires et TIF1β comme le corépresseur universel des protéines KRAB-multidoigt de zinc dont le prototype étudié ici est ZNF74. PML possède divers rôles dont le plus caractérisé est celui d’être l’organisateur principal et essentiel des PML-NBs (PML-Nuclear Bodies), des macrostructures nucléaires très dynamiques regroupant et coordonnant plus de 40 protéines. Il est à noter que la fonction de TIF1α, β et PML est régulée par une modification post-traductionnelle, la sumoylation, qui implique le couplage covalent de la petite protéine SUMO (Small Ubiquitin like MOdifier) à des lysines de ces trois protéines cibles. Cette thèse propose de développer des méthodes utilisant le BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfert) afin de détecter dans des cellules vivantes et en temps réel des interactions non-covalentes de protéines nucléaires mais aussi leur couplage covalent à SUMO. En effet, le BRET n’a jamais été exploré jusqu’alors pour étudier les interactions non-covalentes et covalentes de protéines nucléaires. L’étude de l’interaction de protéines transcriptionnellement actives est parfois difficile par des méthodes classiques du fait de leur grande propension à agréger (famille TRIM) ou de leur association à la matrice nucléaire (ZNF74). L’homo et l’hétérodimérisation de TIF1α, β ainsi que leur interaction avec ZNF74 sont ici testées sur des protéines entières dans des cellules vivantes de mammifères répondant aux résultats conflictuels de la littérature et démontrant que le BRET peut être avantageusement utilisé comme alternative aux essais plus classiques basés sur la transcription. Du fait de l’hétérodimérisation confirmée de TIF1α et β, le premier article présenté ouvre la possibilité d’une relation étroite entre les récepteurs nucléaires et les protéines KRAB- multidoigt de zinc. Des études précédentes ont démontré que la sumoylation de PML est impliquée dans sa dégradation induite par l’As2O3 et dépendante de RNF4, une E3 ubiquitine ligase ayant pour substrat des chaînes de SUMO (polySUMO). Dans le second article, grâce au développement d’une nouvelle application du BRET pour la détection d’interactions covalentes et non-covalentes avec SUMO (BRETSUMO), nous établissons un nouveau lien entre la sumoylation de PML et sa dégradation. Nous confirmons que le recrutement de RNF4 dépend de SUMO mais démontrons également l’implication du SBD (Sumo Binding Domain) de PML dans sa dégradation induite par l’As2O3 et/ou RNF4. De plus, nous démontrons que des sérines, au sein du SBD de PML, qui sont connues comme des cibles de phosphorylation par la voie de la kinase CK2, régulent les interactions non-covalentes de ce SBD mettant en évidence, pour la première fois, que les interactions avec un SBD peuvent dépendre d’un évènement de phosphorylation (“SBD phospho-switch”). Nos résultats nous amènent à proposer l’hypothèse que le recrutement de PML sumoylé au niveau des PML-NBs via son SBD, favorise le recrutement d’une autre activité E3 ubiquitine ligase, outre celle de RNF4, PML étant lui-même un potentiel candidat. Ceci suggère l’existence d’une nouvelle relation dynamique entre phosphorylation, sumoylation et ubiquitination de PML. Finalement, il est suggéré que PML est dégradé par deux voies différentes dépendantes de l’ubiquitine et du protéasome; la voie de CK2 et la voie de RNF4. Enfin une étude sur la sumoylation de TIF1β est également présentée en annexe. Cette étude caractérise les 6 lysines cibles de SUMO sur TIF1β et démontre que la sumoylation est nécessaire à l’activité répressive de TIF1β mais n’est pas impliquée dans son homodimérisation ou son interaction avec la boîte KRAB. La sumoylation est cependant nécessaire au recrutement d’histones déacétylases, dépendante de son homodimérisation et de l’intégrité du domaine PHD. Alors que l’on ne connaît pas de régulateur physiologique de la sumoylation outre les enzymes directement impliquées dans la machinerie de sumoylation, nous mettons en évidence que la sumoylation de TIF1β est positivement régulée par son interaction avec le domaine KRAB et suggérons que ces facteurs transcriptionnels recrutent TIF1β à l’ADN au niveau de promoteur et augmentent son activité répressive en favorisant sa sumoylation.

Ciblage exosomal et effet de HLA-DM sur la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH II) sont exprimées exclusivement à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et servent à stimuler les cellules CD4+ initiant une réponse immunitaire. Le chargement peptidique sur HLA-DR se produit dans les endosomes tardifs et les lysosomes sous l'action de HLA-DM. Cette molécule de classe II non-classique enlève les fragments peptidiques de la chaîne invariante (Ii) restés associés aux molécules de classe II (CLIP) et édite leur répertoire d'antigènes présentés. En utilisant une forme mutante de HLA-DM (HLA-DMy) qui s'accumule à la surface plasmique, nous avons observé que HLA-DMy augmente les chargements de peptides exogènes et aussi la réponse des cellules T en comparaison avec HLA-DM sauvage. Il a été démontré que des molécules chimiques, comme le n-propanol, pouvait avoir le même effet que HLA-DM en remplaçant les peptides associés aux molécules de classe II de la surface cellulaire. De plus, HLA-DMy et le n-propanol ont présenté un effet additif sur la présentation de peptides exogènes. Certaines protéines de la voie endocytique, comme HLA-DR, HLA-DM, HLA-DO et Ii sont ciblés aux compartiments multivésiculaires (MVB) et peuvent être ciblées aux exosomes. Suite à une fusion entre les MVB et la membrane plasmique, les exosomes sont relâchés dans le milieu extracellulaire. Nous avons déterminé que le motif tyrosine de HLA-DMβ et son interaction avec HLA-DR n'affectaient pas le ciblage aux exosomes, sauf la molécule HLA-DO. Cette étude nous a permis de démontrer que HLA-DMy augmente la quantité de peptides exogènes chargés sur les CPA et que HLA-DM et HLA-DMy sont incorporés dans les exosomes.

Étude du rôle de la tyrosine kinase Src dans la régulation de la signalisation des récepteurs opioïdes delta (∆OR)

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces mais leur utilisation est limitée par la tolérance, un processus lié en partie à la désensibilisation des récepteurs. Le rôle de la présente étude était de mieux caractériser le processus de désensibilisation des récepteurs et plus particulièrement, d’étudier le rôle de la tyrosine kinase Src sur la régulation de la signalisation des récepteurs delta opioïdes. Nos résultats démontrent que l’inhibition pharmacologique avec PP2 (à faible concentration : 20- 40µM) ou encore l’inhibition moléculaire de la kinase avec de faibles concentrations d’ADN d’un mutant dominant inactif de Src (0,2µg/ml) potentialise l’amplitude et la durée de l’activation de la cascade ERK lorsqu’un agoniste, DPDPE (1µM; 5 min), se lie aux récepteurs. Nous avons également démontré que de fortes concentrations d’inhibiteurs de Src (80 et 100µM de PP2 ou 1µg/ml d’ADN du mutant dominant négatif) bloquent la cascade des MAPK suivant la stimulation de DOR par l’agoniste DPDPE. Ces observations indiquent que Src a un effet biphasique sur l’activité de ERK : l’inhibition complète de Src inhibe l’activité de la cascade MAPK alors qu’une inhibition modérée potentialise cette même cascade. Nous pensons aussi que de fortes concentrations des bloqueurs de Src interfèrent avec l’activation de ERK alors que de faibles concentrations interfèrent avec la désensibilisation des récepteurs. Cette possibilité a été testée à l’aide d’essais d’accumulation d’AMPc qui visaient à évaluer l’effet des bloqueurs de Src (PP2, 20 µM; 1h) sur la désensibilisation induite par un agoniste. L'activation de DOR par DPDPE inhibe la production d’AMPc, préalablement stimulée par du forskolin, de façon dose-dépendante. Le maximum d'inhibition observé est de 61%, mais lors d’un prétraitement au DPDPE (1 µM, 30 min) l’inhibition maximale est réduite à 72% de l’inhibition initiale observée. Cependant, un prétraitement des cellules au PP2 (20µM pendant 1 heure) avant d’effectuer la désensibilisation protège contre cette désensibilisation. L’effet protecteur des bloqueurs de Src n’entraîne pas de changement au niveau de l’internalisation des DOR mais l’altération de leur internalisation via un mutant tronqué du DOR ou via un milieu sucré hypertonique (0.4M de saccharose) réduit cette protection. Ces données suggèrent alors que l’internalisation optimale du récepteur est nécessaire pour que l’effet protecteur prenne place. Nous concluons donc que Src contribue à la désensibilisation de DOR après que l’internalisation du DOR soit survenue.