Identification et caractérisation d'enzymes de déubiquitination impliquées dans les voies de signalisation TGFβ, NF-kB et MAPK

Identification and characterization of deubiquitinating enzymes involved in the TGFbeta, NF-kappaB and MAPK signaling pathways

• Auteur / Autrice : Michael Cholay
• Direction : Richard Benarous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomes et protéines
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphorylation

Interférence par ARN

Ubiquitination

ZAP-70 Protein-tyrosine kinase

Résumé

La dégradation des protéines est contrôlée chez les eucaryotes par le système ubiquitine/protéasome. Elle est assurée par l'attachement covalent d'une chaîne de poly-ubiquitine aux protéines candidates à la dégradation. Ce mécanisme est impliqué dans différentes fonctions et voies de signalisation cellulaires. La réversibilité de cette réaction a été mise en évidence et elle permet de restaurer une forme biologiquement active des protéines cibles par déubiquitination. Ce mécanisme est assuré, entre autres, par une classe de protéases à cystéine nommée USP (« Ub-specific proteases »). L'objectif de cette étude a été d'identifier les USP impliquées dans la régulation des voies de signalisation TGFp, NF-KB e MARK. Des criblages des USP humaines par interférence à ARN ont été réalisés à l'aide d'essais fonctionnels cellulaires. Ces résultats montrent que les protéines USP1 et USP54 sont impliquées dans la voie de signalisation NF-KB et USP25 dans les voies TGFP et MAPK. Afin d'approfondir les résultats obtenus pour USP25, un criblage par double hybride en levure a permis d'identifier une nouvelle interaction entre USP25 et la kinase SYK. Nous avons démontré que le second domaine SH2 de SYK interagit spécifiquement avec la région C-terminale de USP25 indépendamment de la présence de phosphotyrosine. Cette étude montre que SYK phosphoryle USP25 et altère son niveau d'expression cellulaire. Ainsi, ce programme de recherche a permis d'identifier des enzymes de déubiquitination capables de moduler l'activité de voies de signalisation cellulaires et pourrait à terme conduire à la découverte de mécanismes moléculaires à l'origine de la régulation de l'activité de ces voies.

In eukaryotic cells, the selective degradation of proteins is essentially controlled by the ubiquitin/proteasome System. This degradation is mediated by the covalent linkage of poly-ubiquitin chains on target proteins. This well-established mechanism is involved in a number of cellular functions and signaling pathways. The reversibility of the ubiquitination reaction has been described. This reaction rescues target proteins from degradation by deubiquitination and is catalyzed primarily by a family of cysteine proteases named USP (Ubiquitin-Specific Proteases). The aim of the present study was to identify USP proteins involved in the regulation of the TGFp, NF-KB and MAPK signaling pathways. Systematic screens of human USPs by RNA interference (RNAi) were conducted using cell-based functional assays. The results suggest that USP1 and USP54 are involved in the NF-KB pathway while USP25 is implicated in the TGFP and MAPK pathways. To further understand the function of USP25, a yeast two-hybrid screen was conducted using USP25 as a bait. This screen identifies a novel interaction between USP25 and the SYK tyrosine kinase. We firstly reported that that second SH2 domain of SYK physically interacts with a tyrosine-rich, C-terminal region of USP25 independently of tyrosine phosphorylation. Moreover, we showed that SYK specifically phosphorylates USP25 and alters its cellular levels. To conclude, this study allowed thé identification of ubiquitin-specific proteases able to modulate the activity of important signaling pathways and could ultimately unravel novel molecular mechanisms of regulation of these pathways.