La dégradation de Ci

En absence d’Hh, Ci peut être totalement dégradée, sous l’action de la protéine Debra (Dbr), qui est capable d’interagir avec Ci (Dai et al., 2003). La phosphorylation de Ci par la PKA, ainsi que la liaison de Slimb sur Ci, sont deux événements nécessaires pour que Dbr puisse dégrader Ci. Des expériences de co-immunoprécipitation ont montré que Slimb, Ci et Dbr forment un complexe au sein duquel Ci est polyubiquitinylé. En utilisant des drogues inhibant soit le protéasome, soit les lysosomes, les auteurs ont montré que la forme de Ci ubiquitinylée par Dbr est adressée aux lysosomes. La voie lysosomiale implique plusieurs étapes : la protéine devant être dégradée, est d’abord dirigée vers les endosomes précoces puis vers les corps multivésiculaires (« MVB : Multivesicular Body ») et enfin dans les lysosomes. L’ubiquitination a lieu dans les MVB et sert de signal pour diriger la protéine vers les lysosomes (Katzmann et al., 2001). Des expériences de microscopie électronique révèlent la présence de Dbr dans les MVBs, alors que Ci se trouve à la fois dans les endosomes précoces et les MVBs (Dai et al., 2003). Ceci suggère que la protéine Ci doit être préalablement dirigée vers les endosomes, puis dans les MVBs où elle sera ubiquitinylée par Dbr afin d’être dégradée par les lysosomes (Fig. 30 à droite).

Fig. 30 : La régulation de Ci en absence d’Hh

Représentation schématique des méthodes alternatives pour la dégradation de Ci en absence d’Hh. Dans les cellules qui ne reçoivent pas le signal Hh, les phosphorylations de Ci-155 induisent sa dégradation partielle par le protéasome pour former le Ci-Rep, mais ces phosphorylations peuvent également entrainer la dégradation totale de Ci-155 par un autre mécanisme. La protéine Slimb est également impliquée dans ce processus, puisqu’elle va permettre à la protéine Ci d’interagir avec Dbr dans les MVBs, où Ci est ubiquitinylé et envoyé vers les lysosomes pour son élimination complète (modifiée à partir de la thèse de Nadia Ranieri).

Un autre mécanisme de dégradation de Ci-155, en présence d’Hh cette fois-ci, a été décrit. Il fait intervenir un complexe ubiquitine ligase E3 de type CBC (culline2/ElongineB/ElongineC) (Kent et al., 2006). La famille des cullines se compose d’au moins 4 membres différents, et dans la dégradation du Ci-155, c’est la culline 3 (Cul3) qui est impliquée. L’équipe de Kent et al., 2006 a montré que la protéine Roadkill (Rdx : « Hh induced MATH » ; MATH : meprin and TRAF homology) agit comme une protéine adaptatrice en apportant Ci-155 à la Cul3, conduisant à l’ubiquitination de Ci-155, qui sera ensuite dégradé par le protéasome. De plus, ils ont démontré l’existence d’une boucle de rétro- contrôle négative, puisque que rdx est un gène cible des hauts niveaux d’Hh. Ainsi en présence de fortes doses d’Hh, la protéine Rdx réprime la voie Hh en entrainant la dégradation du Ci-155, affectant ainsi à la fois la formation du Ci-Rep et du Ci-Act. Un travail de Jia et al.,2010 indique un lien entre la kinase CK2 et la dégradation de Ci-155. La perte de CK2 par ARNi entraine une augmentation de la dégradation de Ci alors que sa surexpression stabilise Ci. Dans ce papier, les auteurs ont identifié quatorze sites putatifs de phosphorylation de CK2 sur Ci dont les S663, S688, T787 et T805 ont été mutés pour cette étude. Ils ont montré que la phosphorylation de Ci par CK2 empêche l’ubiquitination de Ci et donc sa dégradation par une ubiquitine ligase de type E3 qu’ils n’ont pas réussi à identifier (Fig.31).

A l’instar de Ci-Rep et Ci-155, Ci-Act a été montré comme pouvant être dégradé par un complexe ubiquitine ligase E3 de type CBC, où la protéine adaptatrice n’est pas Slimb (Ci- Rep) ou Rdx (Ci-155) mais HIB (« Hh induced MATH and BTB domain ») (Zhang et al., 2006). HIB reconnait Ci-Act et le présente à la Cul3 pour permettre son ubiquitination et dégradation par le protéasome. Tout comme rdx, hib est un gène cible des hauts niveaux d’Hh, révélant là-aussi une boucle de rétro-contrôle négatif afin de réguler le niveau de Ci- Act dans la cellule. En 2014, l’étude de Shi et al., a montré que la kinase CK1 protège

Gènes cibles CK1 Ci-155 p p p Fu GSK3 PKA Cos2 Ci-Rep Dbr Slimb Ci-155 ub ub ub Lysosomes MVB/ Endosome tardif Ci-Rep Protéasome Dégradation partielle (Slimb, Cul1) Dégradation totale (Slimb, Dbr) PP2A En absence d’Hh p p p

spécifiquement Ci-Act de la dégradation. En effet, la réduction de l’activité de CK1 conduit à une déstabilisation de Ci-Act, et par conséquent à une perte d’activation du signal Hh. CK1 agit en phosphorylant Ci-Act sur de multiples sérines/thréonines dans le domaine Degron de Ci-Act, empêchant la reconnaissance de Ci-Act par Hib, et donc sa dégradation (Fig. 31).

Fig. 31 : La régulation de Ci en présence d’Hh

En présence de faibles ou intermédiaires concentrations d’Hh, Ci-155 se dissocie du complexe et peut aller directement dans le noyau pour induire l’expression des gènes cibles activés à de faibles ou intermédiaires niveaux d’Hh. Pour de hautes doses d’Hh, Ci-155 va être maturé en Ci-Act qui sera transloqué dans le noyau pour contrôler l’expression des gènes cibles activés pour des hauts niveaux d’Hh, dont les gènes hib, rdx et pkc. Afin de contrôler les niveaux de Ci-155 et de Ci-Act dans la cellule, le complexe Rdx/Cul3 s’associe au Ci-155, alors que le complexe HIB/Cul3 interagit avec Ci- Act. Les différents complexes formés vont permettre l’ubiquitination, puis la dégradation des deux isoformes de Ci par le protéasome, révélant deux boucles de rétro-contrôle négatif. Comme abordé dans la section traitant de la régulation de la formation des formes activatrices de Ci : Ci-155 et Ci- Act, l’activation de la PKC par Ci-Act forme une boucle de rétro-contrôle positif, car la phosphorylation de Ci-Act par la PKC, promeut sa capacité de liaison à l’ADN, permettant d’augmenter la transcription des gènes activés pour des hauts niveaux d’Hh. Deux kinases, CK1 et CK2 permettent de protéger respectivement Ci-Rep et Ci-Act de leur dégradation en les phosphorylant, empêchant ainsi la reconnaissance de Ci-155 par le complexe Rdx/Cul3 et de Ci-Act par le complexe HIB/Cul3.

Entre dégradation partielle pour former le répresseur et dégradation totale pour contrôler la quantité globale de Ci, il reste à découvrir comment la cellule décide la façon dont elle va dégrader Ci. Un lien possible est la protéine Sufu.