BRCA1

BRCA1 est une phosphoprotéine nucléaire appartenant à la famille des suppresseurs de tumeurs et impliquée dans différentes voies de signalisation. Elle contrôle la prolifération cellulaire des tissus hormono-dépendants en se liant au récepteur d’oestrogènes REα, inhibant par exemple la transciption du gène VEGF (Vascular Endothelial Growth

Factor) responsable de l’angiogenèse des endothélium 33_{. Une autre fonction de BRCA1 est de contrôler le passage}

des cellules des phases G2 à M : en cas de dommage à l’ADN, BRCA1 s’associe à CHEK1 pour inhiber l’action de cycline B qui permet le passage des cellules en mitose 34,35_{. BRCA1 est également essentielle à la réparation des}

cassures doubles brins de l’ADN par recombinaison homologue. Elle propage le signal de DDR lorsqu’elle est associée à divers complexes impliqués dans la stabilité du génome.

La capacité de BRCA1 à se lier à REα ainsi que ses fonctions dans le contrôle de la prolifération cellulaire et le maintien de l’intégrité du génome en font une protéine centrale pour comprendre le développement et la propagation du cancer du sein.

D’un point de vue structural, BRCA1 est une protéine de 1863 acides aminés et composée de trois domaines : - un domaine coiled-coil,

- un domaine RING en N-terminal, que l’on retrouve également chez des protéines de régulation du cycle cellulaire, chez les suppresseurs de tumeur et chez les proto-oncogènes.

- deux domaines BRCT en C-terminal, qui permettent l’interaction avec d’autres protéines de façon phospho-dépendante.

BRCA1 se lie à divers complexes indépendants par le biais de ses différents domaines ce qui lui permet d’assurer des rôles spécifiques (Figure 6).

16

Figure 7 : BRCA1 et ses partenaires d'interaction lors de la réparation par recombinaison homologue.

BRCA1 interargit avec diverses protéines dont le complexe A (CCDC98, Rap80, BRCC36, BRE, MERIT40), le complexe B (BRIP1), le complexe C (CtIP, MRE11, RAD50 et NSB1) ainsi qu’avec la protéine BARD1.

4.2 Le complexe BRCA1/BARD1

Le domaine RING de BRCA1 est connu pour avoir une activité d’ubiquitine ligase (E3) qui facilite le transfert des ubiquitines aux protéines cibles 36_{. BRCA1 et BARD 1 (BRCA1 Associated RING Domain 1) forment un complexe}

stable en interagissant avec leur domaine RING respectif 36-40_{. BARD1 stimule l’activité d’ubiquitine ligase de BRCA1}

au niveau :

- de BRCA1 elle-même, - de CtIP,

- des histones H2AX, ce qui sert de signal à la translocation de protéines aux sites de cassures doubles brin de l’ADN 39_.

Il a été démontré que des mutations présentent dans le domaine RING de BRCA1 nuisent à l’activité d’ubiquitine ligase de la protéine et prédisposent au cancer du sein 36_.

4.3 Le complexe A

Le complexe A est composé de cinq protéines : Abraxas, Rap80, BRCC36, BRE et MERIT40, toutes nécessaires au bon fonctionnement du complexe (Figure 7). En effet, chacune d’entre elles possède différents domaines protéiques qui leur permettent de former un complexe coordonné et fonctionnel.

Figure 8 : Composition du complexe A (adapté de Wang 2012)

4.3.1 La protéine Rap80

Rap80 ou Ubiquitin Interactor Motif Containing 1 (UIMC1), est une protéine nucléaire qui possède des Ubiquitin- Interacting Motifs (UIMs) permettant la fixation spécifique des chaînes d’ubiquitines de type lysine 63 (K63). Ce type d’ubiquitination est un mécanisme que l’on retrouve au cours de la régulation de la transcription, dans la signalisation des protéines 41 _{et dans le recrutement des facteurs nécessaires au DDR} 30,42,43_.

4.3.2 La protéine BRCC36

BRCC36 (BRCA1-BRCA2-Containing Complex subunit 3) est une enzyme de la famille des protéines de dé- ubiquitination (DUBs) qui possède des domaines JAMM/MPN+ activés de façon Zn²+ dépendante 43,44_{. Ces domaines}

possèdent une spécificité de liaison aux chaînes de poly-ubiquitination de type K63, et sont essentiels au rôle de dé- ubiquitination de BRCC36 pour réguler l’accumulation des poly-ubiquitines sur la chromatine 41_{. BRCC36 possède}

18

4.3.3 La protéine BRE

La protéine BRE (Brain and Reproductive organ-Expressed), également nommée BRCC45, est une protéine nucléaire et cytoplasmique exprimée fortement dans le cerveau, les ovaires et les testicules 43_{. Son expression et ses}

fonctions dépendent du contexte dans lequel elle se trouve : modulation des signaux de transduction et réponse au stress en se liant au TNFα, survie et voie apoptotiques en réponse aux dommages à l’ADN. BRE est caractérisée par une sensibilité aux radiations ionisantes qui se traduit par une faible expression de celle-ci. D’un point de vue structural, BRE possède deux Variants Enzymatiques de conjugaison d’Ubiquitine (UEV) qui servent de médiateur de fonction au sein du complexe A 45_{. L’UEV localisé en C-terminal va permettre la liaison avec MERIT40 alors que les}

deux motifs semblent importants dans la liaison avec Abraxas et BRCC36 44 _{(Figure 8)}

4.3.4 La protéine MERIT40

La protéine MERIT40 également appelée BABAM1 (BRISC And BRCA1-A Complex Member 1) ou NBA1, intervient dans la résistance des cellules aux IR et dans la régulation du cycle cellulaire 44_{. D’un point de vue structural}

BABAM1 possède en C-terminal un motif proline-x-x-arginine (PXXR) qui lui permet d’interagir de façon directe avec BRE 43_{. Le gène BABAM1 est déjà identifié comme gène de susceptibilité au cancer du sein à faible pénétrance et}

comme gène de modification du risque chez les porteuses de mutations dans BRCA1.

4.3.5 La protéine Abraxas

Abraxas également appelée CCDC98 (Coiled-Coil Domain Containing 98) ou FAM175A (FAMily with sequence similarity 175, member A) est une petite protéine nucléaire composée de trois domaines qui maintiennent la cohésion entre tous les membres du complexe A : en C-terminal, le motif SPxF permet la liaison avec les domaines BRCT de BRCA1 43_{, au centre de la protéine le domaine coiled-coil interagit avec celui de BRCC36, en N-terminal le domaine}

MNP- fixe BRE, et les domaines coiled-coil et MNP- permettent la liaison avec Rap80 43 _{(Figure 8). Situé sur le}

chromosome 4 au niveau du locus q.21, Abraxas est un gène de 24 kb composé de 9 exons codants.

Abraxas possède un homologue nommé Abro1 (Abraxas Brother 1) ou FAM175B (FAMily with sequence similarity 175, member B) situé sur le chromosome 8. Les séquences protéiques d’Abraxas et d’Abro1 sont semblables sauf

que la dernière ne présente pas le domaine SPxF en C-terminal. Cette caractéristique empêche la protéine Abro1 de se lier à BRCA1. De plus, une étude à montrer qu’Abraxas est principalement localisée dans le noyau, en vue d’intervenir dans la réparation des cassures doubles brins de l’ADN, alors que Abro1 est retrouvé majoritairement dans le cytoplasme. À ce jour, aucune explication n’a été apporté sur le rôle de Abro1 et sur le fait que ces protéines se ressemblent presque parfaitement mais ne jouent pas le même rôle.

Figure 9 : Les protéines du complexe A et leurs domaines d’interaction.

Chaque protéine est représentée avec ses domaines : Rap80 composée de ses domaines d’Ubiquitin-Interacting Motifs (UIMs), son domaine Abraxas Interacting with Rap80 (AIR) et ses deux doigts de Zinc en C-terminale ; Abraxas formée par son domaine MNP-, son domaine coiled- coil et son motif Serine-Proline-x-Phenylalanine (SPxF) ; BRCC36 avec ses domaines MNP+ et coiled-coil ; BRE composée de ses deux domaines d’Ubiquitin Enzymatic Variant (UEV) ; NBA1 (BABAM1) formée de son motif PxxR et la partie C-terminal de BRCA1 contenant ses deux domaines BRCT. Les interactions entre les domaines des différents membres du complexe A sont représentées par les traits horizontaux.

4.3.6 Assemblage du complexe A

Le recrutement des 5 membres du complexe fait suite à la phosphorylation des histones H2AX par ATM et au recrutement de MDC1. Une fois MDC1 phosphorylé par ATM il y a recrutement de RNF8 et d’Ubc13 aux sites de cassures de l’ADN. RNF8 va générer une poly-ubiquitination de type K63 qui va se lier aux histones γH2AX. Rap80 capte le signal de poly-ubiquitination par le biais de son domaine IUM ce qui entraîne le recrutement d’Abraxas, BRE, BRCC36 et MERIT40. Grâce à sa spécificité de liaison aux poly-ubiquitinations de type K63, RAP80 sert de transducteur de signal au complexe A dans la réponse aux dommages à l’ADN 43_.

Abraxas est l’autre protéine essentielle au complexe car elle associe les protéines entre-elles et fait le lien avec BRCA1. Elle est l’élément central du complexe et le médiateur de l’information (Figures 6 et 7). MERIT40 stabilise le complexe et maintient son intégrité grâce à son interaction avec la protéine BRE 28_{. Il a été démontré que la}

diminution de l’expression de ces deux protéines entraîne une diminution de la quantité d’Abraxas, de RAP80 et de BRCC36, probablement suite à leur dégradation par le protéasome 43_{. Le complexe A peut donc être caractérisé}

comme une holoenzyme 44 _{constituée d’une partie catalytique (BRCC36) activée par des cofacteurs (Rap80,}

20

4.3.7 Les fonctions du complexe A

Le complexe A est le premier complexe recruté en réponse aux dommages à l’ADN pour acheminer BRCA1 au niveau des histones γH2AX 46_{. Bien que le recrutement du complexe A soit essentiel à la recombinaison homologue}

ses fonctions sont actuellement males définies. D’un coté, l’activité de ligase 3 de BRCA1 permettrait d’ubiquitiner les histones pour relâcher la chromatine et faciliter l’accès aux autres protéines de réparation, alors que BRCC36 dé- ubiquitinerait les chaines de poly-ubiquitination de type K63 pour maintenir l’équilibre de la chromatine. Deux hypothèses ont été émises concernant l’activité de BRCC36 au sein du complexe. La première est que la dé- ubiquitination abolirait le signal de DDR ce qui limiterait le recrutement des nucléases et régulerait la résection des extrémités cassées de l’ADN 46_{. Le complexe A serait donc l’élément régulateur de la résection des cassures doubles}

brins et éviterait une recombinaison homologue incontrôlée. La seconde hypothèse est que la dé-ubiquitination des histones et des protéines impliquées dans le DDR entraînerait le signal de fin de réparation et donc un retour à la normale de la réplication, de la transcription et de la prolifération cellulaire 32_.

Le complexe A est également impliqué dans la régulation du cycle cellulaire lors du passage des points de contrôle de la phase G2 à M 29,44_.

Chaque protéine est essentielle au bon fonctionnement du complexe. En effet différentes études ont démontré que les mutations qui empêchent une partie du complexe de se former entraînent l’absence ou la diminution du recrutement de BRCA1 aux sites de dommages 28,46_{. De plus, les cellules déficientes en une protéine du complexe}

présentent une augmentation de leur sensibilité aux IR ainsi qu’une incapacité à interrompre le cycle cellulaire en phase G2 en cas de dommages à l’ADN 29,46_.