CDK12 est un nouveau substrat de ERK1/2

Parmi les substrats potentiels liés à l’épissage issus de nos analyses phosphoprotéomiques se trouve la kinase CDK12. La sérine 1079 est phosphorylée en réponse à un traitement à l’EGF dans la condition contrôle, mais ne l’est pas de manière importante dans la condition ERK1/2 DKO. Nous avons ainsi validé la phosphorylation de l’un des segments de CDK12 englobant la section entre le domaine kinase et le domaine RS. Nos efforts suggèrent que plusieurs sites de phosphorylation sont responsables du signal observé en essai kinase, notamment la sérine 681 et la thréonine 544 de la séquence de rat (respectivement la S685 et la T548 chez l’homme, la séquence étant bien conservée autour de ces sites). Contrairement à la sérine 1079, qui ne possède que le motif minimal de phosphorylation S/T-P, les deux sites que nous avons identifiés contiennent une proline en position -2, caractéristique d’une majorité des substrats de ERK1/2. Curieusement, alors que la sérine 681 est trouvée phosphorylée dans 74 études protéomiques distinctes, notamment certaines où une activation de la voie MAP Kinase est impliquée, la phosphorylation de la théronine 544 n’a été observée par aucun groupe (646-648).

Dans l’optique où cette phosphorylation est aussi validée in vivo, nous pouvons examiner l’impact possible de cette phosphorylation sur la fonction de cette kinase. L’un des premiers rôles imputés à CDK12 concerne ses rôles dans le contrôle de l’épissage alternatif. Effectivement, CDK12 phosphoryle le facteur d’épissage SRSF1 et, via son association à la cycline L, module l’épissage d’un rapporteur minigène E1a (454, 649). L’association de CDK12 avec la cycline L a cependant été contestée par d’autres groupes qui s’intéressent plus spécifiquement à la fonction de la kinase dans la phosphorylation de la CTD de l’ARN

polymérase II (455). Ces auteurs proposent que CDK12 s’associe avec la cycline K, ce qui a été validé par d’autres équipes et est généralement accepté de nos jours (456, 650, 651). De manière intéressante, il a aussi été démontré que cette cycline est un substrat de ERK1/2 (338). Une étude récente illustre néanmoins un mécanisme par lequel CDK12 régule un type particulier d’épissage du dernier exon alternatif (ALE) des transcrits des gènes ATM et DNAJB6, deux composantes impliquées dans la réponse au dommage à l’ADN (458). Celle-ci suggère ainsi que CDK12 possède tout de même certaines fonctions liées à l’épissage alternatif, fonction qui n’a été que peu exploré pendant de nombreuses années au profit de son rôle dans la transcription (652, 653).

L’expression de CDK12 ainsi que de sa cycline partenaire, la cycline K, est particulièrement élevée dans les cellules souches embryonnaires (650). L’inhibition de leur expression dans ce modèle induit une baisse d’expression des marqueurs d’auto- renouvellement et provoque la différenciation de ces cellules, suggérant un rôle important de cette kinase dans le processus d’auto-renouvellement. De surcroit, la délétion du gène de CDK12 induit la mort dans un modèle murin tôt suivant l’implantation de l’embryon (654). Considérant que l’expression et l’activité de ERK1/2 est critique au processus de différenciation, il serait intéressant de voir dans quelle mesure une phosphorylation potentielle de CDK12 par ERK1/2 affecte la balance de l’expression des gènes d’auto-renouvellement et de gènes liés à la différenciation.

De nombreuses études suggèrent aussi une importance grandissante de CDK12 plusieurs types de cancers (revu dans (457)). Il existe ainsi une littérature conflictuelle relative à l’expression de CDK12 dans le cancer et à son rôle. D’une part, la surexpression de CDK12 est observée dans plusieurs types de tumeurs, notamment le cancer ovarien et du sein (655, 656). De plus, un criblage basé sur la léthalité synthétique en réponse aux inhibiteurs de PARP1/2 suggère que la perte de CDK12 confère une sensitivité particulière à ces inhibiteurs, en faisant une cible attrayante dans le cancer ovarien (657). De plus, sachant que l’activité de CDK12 contribue au caractère souche dans le développement embryonnaire, certains auteurs

se questionnent quant à la possibilité que CDK12 contribue à un état dédifférencié de la cellule cancéreuse et accélère la progression tumorale (658).

Mais en dépit d’une amplification du gène dans certains cas, la plupart des mutations répertoriées récurrentes dans le cancer incombent une perte de la fonction catalytique de l’enzyme. Ceci se traduit notamment par une diminution de l’expression de gènes liés à la réparation du dommage à l’ADN tels que ATM, ATR et FANCI (659). Une analyse du catalogue des mutations somatiques dans le cancer (COSMIC) ne révèle cependant aucune mutation observée de la sérine 681, le site principal d’intérêt identifié par nos expériences. D’importants défauts dans le processus de recombinaison homologue sont ainsi observés dans certaines tumeurs en réponse à une perte de fonction de CDK12 (660). Dans ce contexte, CDK12 agit plutôt à titre de suppresseur de tumeur.

Indépendamment du rôle exact que peut jouer CDK12 dans le processus de tumorigénèse, tous conviendront pour dire que les multiples fonctions émergentes de cette protéine sont importantes à la physiologie normale de la cellule. Sachant que la voie MAP Kinase est fréquemment activée dans le cancer, il sera important de vérifier si une phosphorylation de CDK12 module certaines de ses fonctions connues. Ainsi, l’expression in vivo d’une construction dont la sérine 681 est mutée nous permettra de définir le rôle de cette phosphorylation dans la fonction de CDK12. Nous pourrons ainsi regarder d’une part l’activité kinase de CDK12 vis-à-vis ses deux substrats connus, SRSF1 et la CTD de l’ARN polymérase II, ainsi que la capacité d’épissage soit par l’utilisation d’un minigène rapporteur ou par l’études des isoformes de ATM/DNAJB6 décrits dans la littérature. L’expression de gènes liés à la réparation du dommage à l’DN pourra aussi être analysée par PCR en temps réel.