Etude du complexe Polycomb PR-DUB : une approche mécanistique

A mechanistic study of the Polycomb PR-DUB complex

• Auteur / Autrice : Antoine Campagne
• Direction : Raphaël Margueron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 28/09/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédérique Peronnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc-Henri Stern
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alejandro Vaquero, Pierre-Antoine Defossez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ontogenèse

Épigénétique

Antigènes tumoraux

Mots clés libres

Polycomb

PR-DUB

BAP1

ASXL

H2A

Deubiquitinase

Résumé

BAP1 est un suppresseur de tumeurs dont le nombre de partenaires protéiques rend complexe l'appréhension de son rôle dans la cellule. Chez la Drosophile, BAP1 et ASX forment le complexe Polycomb PR-DUB, qui déubiquitine l'histone H2A sur la lysine 119 afin de maintenir une répression transcriptionnelle sur ses gènes cibles. Comprendre les mécanismes de régulation de BAP1 et définir son implication au sein de la machinerie Polycomb s'avèrent donc des enjeux cruciaux pour mieux appréhender son rôle au cours de la tumorigenèse. Par des approches biochimiques, nous avons montré l'existence de plusieurs complexes fonctionnellement distincts associés à BAP1. ASXL1 semble ainsi nécessaire à l'activité H2A deubiquitinase de BAP1, tandis qu'ASXL2 forme un complexe ternaire avec BAP1 et la déméthylase d'histones KDM1B. Par ailleurs, nous avons démontré le potentiel de répresseur transcriptionnel de BAP1, qui semble posséder différents domaines répresseurs. Afin d'étudier ces aspects à l'échelle du génome, des analyses du transcriptome et de différentes marques d'histone sont en cours, dans des cellules sauvages ou mutées pour différents membres de la famille Polycomb. Dans un deuxième temps, nous avons entrepris une recherche exhaustive des substrats de BAP1. Nos résultats préliminaires suggèrent que non seulement H2A mais également H2B sont des cibles de BAP1, de même qu'un complexe protéique responsable du contrôle de la prolifération cellulaire via la régulation post-transcriptionnelle de plusieurs cyclines. Ces observations ouvrent la voie à plusieurs projets qui pourraient contribuer à expliquer les conséquences des mutations de BAP1 dans le processus tumoral.

BAP1 is as a tumor suppressor that associates to a variety of protein partners, thereby limiting the comprehension of its cellular functions. In Drosophila, BAP1 binds ASX to form the Polycomb PR-DUB complex, which deubiquitinates histone H2A on lysine 119 in order to maintain transcriptional repression on its target genes. Describing BAP1 mechanisms of action and defining how BAP1 cooperates with the Polycomb machinery are prerequisites to understand its role during tumorigenesis. Using a biochemical approach, we described the existence of several distinct subcomplexes associated with BAP1. Therefore, ASXL1 seems required for H2A deubiquitination, while ASXL2 forms a ternary complex of unknown function with BAP1 and the histone demethylase KDM1B. In addition, we demonstrated the transcriptional repressor function of BAP1, which possess several repressive domains. In addition, we are currently performing transcriptomic analysis combined with genome-wide mapping of different histone marks. These last analyses are performed in wild type cells or deficient in PR-DUB or other Polycomb components, which will help us to understand how BAP1 fits within the Polycomb machinery. In parallel, we engaged a comprehensive study aiming at the identification of new BAP1 substrates. Our preliminary results suggest that not only H2A but also H2B may be direct substrates of BAP1. In addition, we identified as a potential substrate the HNRNPM-IMP3 complex, which controls cell proliferation via post-transcriptional regulation of several cyclins. These observations pave the way for new projects that may contribute to explain the consequences of BAP1 mutations in cancer development.