Les régulations de l’isoforme de p53, appelé p47, après un stress du réticulum endoplasmique et conséquences physiologiques des mutations synonymes sur l’initiation de la traduction de l’ARNm de p53

The regulation of the p53 isoform p47 following Endoplasmic Reticulum (ER) stress, and physiological implication of single cancer-derived synonymous mutations in initiation of p53 mRNA translation

• Auteur / Autrice : Leila Fusée
• Direction : Pierre Fenaux, Robin Fåhraeus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine. Oncogenèse
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hémopathies myéloïdes : cellules souches, modèles précliniques, recherche translationnelle (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Mario Pende
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Fenaux, Robin Fåhraeus, Mario Pende, Stéphane Rocchi, Isabelle Lihrmann-Bisson, Claude Caron de Fromentel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Rocchi, Isabelle Lihrmann-Bisson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mutation inapparente

Stress du réticulum endoplasmique

Protéines p53

Mots clés libres

P47

P44

Initiation alternative de traduction

Réponse UPR (Unfolded Protein Response)

P53

P47

P44

Unfolding Protein Response (UPR)

Endoplasmic Reticulum (ER) stress

Synonymous mutation

Alternative translation initiation

Résumé

Bien qu’elles ne modifient pas la séquence protéique associée, les mutations silencieuses, ou mutations « synonymes » peuvent être associées à des maladies, sans que nous n’en connaissions les mécanismes biologiques. Une isoforme de la protéine p53, fameuse « gardienne du génome », appelée p47 est traduite à partir du même ARNm de p53, via l’utilisation d’un second codon d’initiation AUG en position +118 après un stress du réticulum endoplasmique. La voie de signalisation de la kinase PERK a été identifiée comme étant en amont de cette traduction. Cette kinase promeut l’expression de la protéine p47 en modifiant la conformation 3D de l’ARNm de p53 en amont et en aval du second codon d’initiation. Durant ma thèse, j’ai pu démontrer que la protéine p47 n’est pas exprimée à partir d’ARNm murin, ni dans des cellules murines de fibroblastes, ni dans des cellules humaines. Cependant, p47 est bien exprimée à partir de l’ARNm d’origine humaine dans les deux types de cellules. Une première mutation synonyme, P34P, présente au sein du codon 34 et identifiée dans des échantillons de glioblastome interfère dans le repliement 3D de l’ARNm de p53 et ainsi empêche l’expression de la protéine isoforme p47 après un stress du réticulum endoplasmique. Une seconde mutation synonyme, P4P, également identifiée dans des échantillons de glioblastome interfère avec la traduction de p53 sans altérer celle de p47. De plus, l’introduction du codon murin numéro 4 dans la séquence génétique de p53 humain, ou encore la déplétion de la séquence de l’ARNm du codon 34 n’a aucun effet sur l‘expression, ni de p53, ni de p47. Cela démontre l’effet spécifique de ces mutations synonymes sur l’expression de p53 et de ces isoformes. L’ensemble de ces résultats suggèrent que la voie de signalisation de p53 pendant un stress du réticulum endoplasmique a évolué depuis la souris vers l’Homme, avec l’initiation de la traduction de p47. Cela illustre également comment la mutation synonyme d’un nucléotide issue d’un cancer peut contrôler la traduction d’une protéine en interférant avec le repliement de l’ARNm associé.

Synonymous mutations are associated with various diseases but the underlying molecular mechanisms how these mutations affect the encoded proteins and cell biological process are still unclear. The p53 isoform p47 (also named p53/47) is expressed on a capindependent manner via alternative initiation of translation from the second in frame AUG at codon 40 (+118) via the PERK kinase following stress to the endoplasmic reticulum (ER). Here we show that the murine p53 mRNA does not express this isoform, neither in mouse nor human cells, whereas the human p53 mRNA (hp53) expresses p47 in cells from either species. The PERK kinase promotes p47 expression via folding of the p53 mRNA that includes sequences upstream and downstream of the second AUG. A cancer-derived synonymous mutation in codon 34 (P34P) interferes with RNA folding and prevents p47 expression while the cancer-derived synonymous mutation in codon 4 (P4P:CCC>CCA) prevents initiation from the +1 AUG and induces p47. Introducing the murine codon 4 (P4S:CCG>TCA) in the human sequence, or deletion of the sequence (+83 to +117) that encompass codon 34, have no effects on translation initiation, showing the selectively of the synonymous cancer mutations for targeting p53 isoform expression. These results show that the p53-dependent ER stress response pathway evolved from mice to man by translation initiation of the p47 isoform and illustrate how single cancer-derived synonymous mutations control alternative translation initiation by interfering with mRNA folding.