Rôles de la poly (ADP-ribose) polymérase-3 (PARP-3) dans la réponse cellulaire aux dommages dans l'ADN et la progression mitotique

Roles of poly(ADP-ribose) polymerase-3 (PARP-3) in cellular response to DNA damage and in mitotic progression

• Auteur / Autrice : Christian Boehler
• Direction : Françoise Dantzer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 20/09/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biotechnologie et signalisation cellulaire (Strasbourg ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Tomasetto
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Lopez, Nicola Curtin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recherche

Cancer -- Thérapeutique

Mitose

ADN -- Réparation

Poly (ADP-ribose) polymérase

ADP-ribosylation

Mots clés libres

PARP

ADN

Réparation

Mitose

NuMA

PARP

DNA

Repair

Mitosis

NuMA

Résumé

La Poly(ADP-ribosyl)ation est une modification post-traductionnelle des protéines catalysée par les poly(ADP-ribose) polymérases (PARPs), une famille de 17 membres. Nous avons débuté la caractérisation fonctionnelle d’un nouveau membre de cette famille : la Poly(ADP-Ribose) Polymérase-3 (PARP-3). Cette protéine était très peu étudiée. Le gène humain Parp3 permet l’expression de deux isoformes. Tandis que l’isoforme longue a été identifiée comme un composant centrosomal, l’isoforme courte est accumulée dans le noyau. En outre, seule l’isoforme courte est exprimée chez la souris. Pour étudier les conséquences fonctionnelles de l’absence de PARP-3 dans les cellules humaines, nous avons généré un modèle cellulaire de fibroblastes de poumons humains (MRC5) déplété en PARP-3 par la méthode de l’interférence ARN. Nos travaux ont permis d’identifier PARP-3 comme un nouvel acteur spécifique de la réponse cellulaire aux cassures double brin de l’ADN (DSB). Nous avons également entrepris une recherche de partenaires de PARP-3 par spectrométrie de masse. Nous avons identifié une interaction de PARP-3 avec la protéine NuMA, un régulateur essentiel de la division mitotique. Nos travaux ont mis en évidence l’existence d’un complexe protéique composé de PARP-3, NuMA et Tankyrase 1 (PARP-5a), impliquée dans les mécanismes mitotiques. PARP-3 a un rôle charnière dans la régulation de ce complexe qui joue un rôle fondamental dans la progression mitotique au travers de la maintenance du fuseau mitotique et de la résolution des télomères. Les rôles de PARP-3 dans les mécanismes de réparation des DSB ainsi que dans la progression mitotique en font une cible prometteuse en thérapie du cancer.

Poly(ADP-ribosyl)ation is a post-translational modification of proteins mediated by poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs), a family of 17 members. We started the functional characterization of a new member of this family : the Poly(ADP-Ribose) Polymerase-3 (PARP-3). This protein was poorly studied. The human Parp3 gene displays two splicing variants giving rise to two proteins. Whereas the full length hPARP-3 has been identified as a core component of the centrosome throughout the cell cycle, the shorter splice variant accumulates within the nucleus. Of note, only the shorter nuclear variant is found in mice. We generated PARP-3 depletion in human lung cell line (MRC5) using RNA interference to analyse functional consequences of PARP-3 absence. We identified PARP-3 as a new specific actor of Double-Strand Breaks (DSB) repair mechanism. We also identified a new protein partner of PARP-3, NuMA, which is an essential regulator of mitotic division. These cells also showed problems in mitosis entry, in mitotic spindle formation, an increased mitosis duration and chromosomes aberrations. Performing protein interaction studies and using biochemical approaches, we highlighted a protein complex composed of PARP-3, NuMA and Tankyrase 1 (PARP-5a), involved in mitotic mechanisms. PARP-3 has a key role in the regulation of this complex. It plays essential role in mitotic progression and in mitotic spindle integrity maintenance and in telomere stability. The roles of PARP-3 in both DSB repair mechanisms and in mitotic progression indicate PARP-3 as a possible promising therapeutic target in cancer therapy.