Les récepteurs nucléaires de l’acide rétinoïque : phosphorylation et contrôle dynamique de l’association-dissociation de complexes protéiques

Retinoic acid receptor : Phosphorylation and dynamic control of association/dissociation of protein complexes

• Auteur / Autrice : Sébastien Lalevée
• Direction : Cécile Egly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs à l'acide rétinoïque

Rétinoïdes

Phosphorylation

Complexes récepteur-ligand

Interactions protéine-protéine

Résumé

Les rétinoïdes (dérivés actifs de la vitamine A) agissent via deux familles de récepteurs nucléaires : les RAR°(α, β et γ) et les RXR (α, β et γ). In vivo, le signal rétinoïque est transmis par des hétérodimères du type RAR/RXR qui se comportent comme des facteurs de transcription inductibles par leur ligand et se lient à des éléments de réponse (RARE) situés au niveau du promoteur des gènes cibles. L’équipe a démontré que des processus de phosphorylation ciblent deux domaines des RAR, le domaine N‐terminal (NTD) et le domaine de liaison du ligand (LBD), et jouent un rôle clé dans l’activité transcriptionnelle des récepteurs. Pour comprendre l’impact des phosphorylations sur le fonctionnement des RAR, je me suis particulièrement intéressé à étudier les dynamiques d’association/dissociation des RAR (α et γ) avec différents partenaires protéiques en fonction de leur état de phosphorylation. Dans le cas de RARα, j’ai participé à la mise en évidence des conséquences de la phosphorylation du LBD au niveau de la sérine 369, localisée à proximité du domaine de fixation de la cycline H. Via des changements conformationnels, cette phosphorylation améliore le recrutement de la cycline H associée à la kinase cdk7 du facteur général de transcription TFIIH. Cet effet est à la base d’une cascade aboutissant à la phosphorylation par cdk7 du NTD de RARα. J’ai aussi participé à l’étude d’un autre partenaire de RARα, SUG‐1, qui est une sous‐unité du protéasome. SUG‐1 joue un rôle double dans la transcription des gènes cibles de RARα en régulant la dynamique de la transcription en absence de protéolyse, et en signalisant sa fin via la dégradation du coactivateur SRC‐3. Dans le cas de RARγ, j’ai démontré que le motif riche en prolines (MRP) du NTD interagit directement avec un des domaines SH3 d’une protéine adaptatrice, la Vinexine β. Cette association a lieu uniquement lorsque le MRP n’est pas phosphorylé et maintient le récepteur en dehors de la chromatine. En réponse à l’AR, une des sérines du MRP devient phosphorylée, induisant la dissociation de la Vinexine β et finalement le recrutement de RARγ phosphorylé au niveau des promoteurs des gènes cibles de l’AR. Dans ce contexte, j’ai également effectué une recherche bioinformatique de nouveaux RARE fonctionnels à l’échelle du génome.

The effects of Retinoids (active derivatives of Vitamin A) are mediated by two families of nuclear receptors, RAR (α, β and γ) and RXR (α, β and γ). In vivo, the RA signal is transmitted by RAR/RXR heterodimers, which function as ligand‐dependent transcriptional regulators and bind to RARE (Retinoic Acid Response Element) at the promoters of target genes. Our team demonstrated that two domains of RARs, the NTD (N‐terminal Domain) and the LBD (Ligand Binding Domain), are targets for phosphorylation processes that control RAR transcription. In order to decipher how phosphorylation controls RARs functions, I analyzed the dynamics of RAR (α and γ) association/dissociation with different protein partners depending on RARs phosphorylation state. In the case of RARα, I highlighted the consequences of LBD phosphorylation at serine 369, localized in close vicinity to the cyclin H docking site. This phosphorylation, via conformational changes, influences the recruitment of cyclin H associated to the cdk7 kinase of the general transcription factor TFIIH. This effect is at the basis of a cascade leading to the phosphorylation of the NTD by cdk7. I also participated to the study of another RARα partner, SUG‐1, a subunit of the proteasome. SUG‐1 plays a dual role in RARα target gene transcription by regulating the dynamic of transcription without proteolysis and by signaling the end of the RA response via the degradation of its coactivator, SRC‐3. In the case of RARγ, I demonstrated that the PRM (Proline Rich Motif) of the NTD interacts directly with one SH3 domain of Vinexin β, an adaptor protein. This association occurs only when the PRM is not phosphorylated and maintains the receptor outside of the chromatin. After RA addition, one of the serine of the PRM becomes phosphorylated, inducing the dissociation of Vinexin β, and finally the recruitment of phosphorylated RARγ to RA target‐genes. In this context, I also realized a “genome wide” bioinformatic search for finding new functional RAREs.