Activation et rôle de la voie Fanconi : interactions fonctionnelles avec CHK1

Activation and role of the Fanconi anemia pathway : functional interactions with CHK1

• Auteur / Autrice : Jean-Hugues Guervilly
• Direction : Filippo Rosselli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Gènes, génomes, cellules
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN -- Réparation

Cycle cellulaire

Anémie

Résumé

L’anémie de Fanconi (AF) est un syndrome génétique humain rare associant anémie aplasique et prédisposition élevée aux cancers. Cette pathologie résulte de mutations dans l’un des gènes définissant la voie FANC/BRCA. Huit protéines FANC forment un complexe catalysant la réaction de mono-ubiquitinylation de FANCD2 et FANCI. La perte de cette voie résulte en une hypersensibilité aux agents pontant l’ADN tels la mitomycine C (MMC) et des défauts du cycle cellulaire. Nous avons montré que de nombreuses protéines intervenant lors de la réponse aux dommages de l’ADN régulent l’activation de la voie FANC. Ainsi, ATR et ses activateurs, ainsi que l’E3 ubiquitine ligase RAD18, sont requis pour l’induction de la mono-ubiquitinylation de FANCD2 en réponse à un stress génotoxique. L’activité de CHK1 et son partenaire CLASPIN sont également nécessaires à l’activation de la voie FANC. De plus, l’accumulation en fin de phase S/G2 des cellules AF exposées à la MMC est dépendante d’ATR et de CHK1 et l’inhibition de CHK1 diminue la sensibilité cellulaire à la MMC des lymphoblastes AF. Nous avons alors émis l’hypothèse d’une régulation négative de CHK1 par la forme mono-ubiquitinylée de FANCD2, dont la perte dans les cellules AF induirait une hyperactivation de CHK1. Nous démontrons que la déplétion d’USP1, la déubiquitinylase de FANCD2, diminue la phosphorylation et la stabilité de CHK1. Ce phénotype est dépendant de la forte mono-ubiquitinylation de FANCD2 dans ces cellules et de DDB1, un composant d’une E3 ligase catalysant la poly-ubiquitinylation de CHK1. Ainsi, la mono-ubiquitinylation de FANCD2 semble stimuler la dégradation de la forme phosphorylée de CHK1 dépendante de DDB1.

Fanconi anemia (FA) is a rare genetic disease characterized by aplatic anemia and cancer susceptibility. This pathology results from mutations in one of the genes defining the FANC/BRCA pathway. Eight FANC proteins form a complex catalyzing the monoubiquitination of FANCD2 and FANCI. Loss of this pathway results in hypersensitivity to DNA crosslinking agents such as mitomycin C (MMC) and cell cycle defects. We showed that many proteins involved in the DNA damage response regulate the activation of the FANC pathway. Thus, ATR and its activators, as well as the E3 ubiquitin ligase RAD18, are required for the induction of the monoubiquitination of FANCD2 in response to genotoxic stresses. CHK1 activity and its partner CLASPIN are also necessary for the activation of the FANC pathway. Moreover, accumulation of MMC-treated FA cells in late S/G2 phase of the cell cycle is dependent on ATR and CHK1 and CHK1 inhibition alleviates the cellular MMC sensitivity of FA lymphoblasts. We then put forward the hypothesis of a negative regulation of CHK1 by the monoubiquitinated form of FANCD2, whose loss in FA cells would induce CHK1 overactivation. We demonstrate that depletion of USP1, the FANCD2 deubiquitinating enzyme, reduces CHK1 phosphorylation and stability. This phenotype is dependent on the high FANCD2 monoubiquitination in these cells and on DDB1, a component of an E3 ligase catalyzing the polyubiquitination of CHK1. Thus, FANCD2 monoubiquitination seems to stimulate the DDB1-dependent degradation of phosphorylated CHK1.