Caractérisation structurale et mécanistique de SUMO E3 ligases atypiques

1. Résumé du projet

Tous les organismes possèdent des mécanismes leur permettant de répondre à des stress métaboliques ou environnementaux. Cette réponse s’exprime au niveau cellulaire par un remodelage des protéines présentes dans les cellules. Ce remodelage est entre autres permis par des modifications post-traductionnelles des protéines qui permettent de changer rapidement et de manière réversible la fonction, l’abondance, la localisation des protéines ou la manière dont les protéines interagissent entre elles. Pour pouvoir faire face à des changements aussi divers que soudains, les cellules disposent de plusieurs systèmes de modification post-traductionnelles et la SUMOylation est un de ces systèmes. Au cours du processus de SUMOylation, une petite protéine appelée SUMO est physiquement attachée à des protéines cibles de manière à altérer leurs fonctions ou leurs interactions avec d’autres protéines. On estime que plusieurs milliers de protéines sont SUMOylées chez l’humain et ce nombre augmente en condition de stress, par exemple lorsque les cellules sont soumises à des stress génotoxiques ou protéotoxiques. SUMO est apposée sur des protéines cibles à travers une cascade enzymatique impliquant une enzyme d’activation E1, une enzyme de conjugaison E2 et une protéine E3 ligase. Ces trois protéines fonctionnent à la manière d’une ligne d’assemblage et permettent le transfert de SUMO vers des protéines cibles. Les E3 ligases arrivent à la toute fin de cette ligne d’assemblage et dictent sur quels substrats SUMO sera transféré. Deux types de protéines E3 ligases ont été caractérisées : les SUMO E3 ligases dites « classiques » utilisent un domaine protéique appelé RING afin d’interagir avec les E2. Les SUMO E3 ligases dites « atypiques » utilisent quant à elles d’autres déterminants structuraux. L’étude de la SUMO E3 ligase atypique ZNF451 a révélé un nouveau mode d’action qui n’utilise que deux motifs d’interactions à SUMO, soit de courtes séquences protéiques qui permettent d’interagir avec SUMO. Comme de nombreuses protéines possèdent également plusieurs motifs d’interactions à SUMO, on peut se demander si ces protéines possèdent également une activité SUMO E3 ligase et quel est leur mode d’opération particulier.

Ce projet vise ainsi à caractériser comment fonctionnent les SUMO E3 ligases atypiques possédant plusieurs motifs d’interactions à SUMO. Pour ce faire, le mécanisme d’action de protéines candidates sera évalué par des techniques biophysiques et enzymologiques. La structure tridimensionnelle de ces protéines sera également élucidée afin de comprendre le rôle de chaque résidu de ces protéines dans l’activité SUMO E3 ligase. Globalement, cette étude va permettre de mieux comprendre comment les protéines SUMO sont transférées sur des protéines cibles. Ceci permettra de mieux définir les mécanismes fondamentaux mis en œuvre par les cellules pour faire face au stress ou à des conditions environnementales changeantes.