3.1 La SUMOylation
La SUMOylation est une modification post traductionnelle qui cible les Lysine présentes dans un consensus classique ψKxE ou ψ est un acide aminé hydrophobe. Cette MPT consiste en la liaison covalente d’une protéine de 110 acides aminés appelée SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier) et fait intervenir des enzymes spécifiques : l’enzyme E1 responsable de l’activation de la protéine SUMO, l’enzyme de conjugaison E2 qui permet la liaison au substrat grâce à l’intervention d’une enzyme E3 ligase qui confère une certaine spécificité à la réaction.
Il existe plusieurs enzymes E1 dont les protéines Aos1 qui est formée par l’association de SAE1 et SUA1(Johnson et al., 1997), et l’enzyme SAE2. En ce qui concerne
mammifères contre 13 chez la levure (Schwarz et al., 1998). Pour les enzymes E3 ligases, il existe 3 types différents. On retrouve les enzymes PIAS (Protein Inhibitor of Activated STAT), les enzymes RanBP2 (Ran Binding Protein2) et PC2 (Polycomb group). La famille PIAS est composée de 4 membres chez les mammifères : PIAS 1, PIAS 2, PIAS 3 et PIASx (PIASα et PIASβ).
Outre le site classique de reconnaissance de la protéine SUMO, il existe d’autres consensus particuliers qui permettent également la SUMOylation des protéines. Parmi ces consensus, deux sont souvent observés. Il s’agit des consensus :
- ΨKxExx(E/D)n : les acides aminés E (acide Glutamique) et D (acide
Aspartique) représente une charge négative augmentant l’affinité de fixation de l’enzyme de conjugaison ubc9 (Yang et al., 2006),
- ΨKxExxS/TP : la phosphorylation de la Sérine ou de la Thréonine promeut
la SUMOylation de la Lysine précédente (Yang et Grégoire, 2006). Citons l’exemple de la protéine P53. La phosphorylation de la Sérine 20 de P53 par la kinase Chk2 favorise sa SUMOylation. De plus, la SUMOylation de la Lysine 386 de P53 promeut la phosphorylation de la Sérine 392.
La SUMOylation est une MPT qui pour un substrat donné affecte un faible pourcentage de protéine, environ 5 à 10% ; c’est le paradoxe de SUMO relevé par R. Hay (Hay et al., 2005). De plus, c’est également un mécanisme réversible qui fait intervenir de nombreuses « dé-SUMOyases » les protéines de la famille SENP (SENtrin/ SUMO specific Protease). Ces deux facteurs font que la détection de la SUMOylation de protéines au niveau endogène n’est pas toujours aisée. Cette MPT joue un rôle dans la répression transcriptionnelle puisque l’attachement d’une protéine SUMO au niveau des facteurs de transcription inhibe la transcription par recrutement de co-répresseurs transcriptionnels (Hay, 2005). Cependant ce n’est pas le seul rôle attribué à la SUMOylation. En effet, celle-ci permet l’association de protéine au niveau de l’ADN telle que Ku70 (Hang et al., 2014), l’interaction entre différentes protéines, la dégradation de protéines telle que MDC1 (Luo et al,. 2012), stimule l’activité de certaines protéines et notamment celle de BRCA1 (Morris et al., 2009) et joue un rôle dans la localisation des protéines telle que XRCC4 (Yurchenko et al., 2006).
Les protéines SUMO sont des protéines ubiquitaires exprimées chez tous les eucaryotes. Elles régulent positivement dans le cas de PLZF et OCT4 (Kang et al.,
liaison à l’ADN. Chez les vertébrés celles-ci sont divisées en 2 groupes : le premier groupe est composée exclusivement de la protéine SUMO1 et le second groupe est composé des protéines SUMO2 et 3. Entre ces deux groupes on retrouve 50% d’homologie de séquence. Les protéines SUMO 2 et 3 sont capables de former des chaines poly-SUMO contrairement à la protéine SUMO 1 qui en est incapable.
3.2 Quelques exemples de protéines SUMOylées au cours de la réparation des dommages à l’ADN
Les protéines 53BP1 et BRCA1 : une étude utilisant la microscopie à fluorescence
et la micro irradiation laser a démontré l’implication de la protéine PIAS 1 dans la SUMOylation de la protéine BRCA1 via les protéines SUMO2 et 3 et l’implication de PIAS4 dans la SUMOylation de 53BP1 via la protéine SUMO 1 en réponse aux dommages à l’ADN (Galanty et al., 2009).
La protéine Tip60 : Cheng a montré que la SUMOylation de Tip60 était nécessaire à
la réponse aux dommages à l’ADN via la protéine P53. En effet, la SUMOylation de
Tip60 initie sa relocalisation depuis le nucléoplasme vers les « nuclear bodies » ou corps PLM (Promyelocyti Leukemia). De plus, cette étude montre que la SUMOylation des Lysine 430 et 451 de Tip60 stimule son activité d’acétyl-transférase (Cheng et al., 2008).
La protéine RPA : pour rappel, cette protéine joue un rôle dans la réparation par
recombinaison homologue lors de la formation du nucléo-filament indispensable pour l’invasion de l’ADN au niveau de la chromatide sœur homologue (Figure 12). Lors de cette étape, la protéine RPA va être SUMOylée au niveau des Lysine 449 et 577 (Dou et al., 2010). La SUMOylation de RPA va augmenter son affinité de fixation pour la protéine RAD 51 facilitant ainsi son recrutement au niveau du nucléo- filament (Ouyang et al., 2009).
La protéine P53 : la SUMOylation de la Lysine 386 de la protéine P53 va stimuler sa
capacité à activer la transcription de ces gènes cibles (Gostissa et al., 1999). La protéine P53 va également être régulée par les déSUMOylases SENP 1 et SENP 2. Tout d’abord, une étude a montré que l’inactivation de SENP 1 se traduit par une altération de l’activation de la voie apoptotique dépendante de la protéine P53 via la SUMOylation de SIRT1. En effet, pour être active la protéine P53 doit être acétylée.
même est inactivée par la déSUMOylase SENP 1 (Yang et al., 2007) . Dans une autre étude, il a été montré que SENP 2 joue également un rôle dans la dégradation de la protéine P53 par l’intermédiaire de la protéine MDM2. En effet, les auteurs ont montré que SENP 2 va déSUMOyler la protéine MDM2, la rendant ainsi active. Celle-ci pourra alors s’associer avec la protéine P53 pour induire sa dégradation (Jiang et al., 2011).
3.3 La O-GlcNAcylation
La O-GlcNAcylation est une modification post-traductionnelle réversible, qui consiste à l’ajout de résidus N-Acétyglucosamine sur les Sérine ou Thréonine. Cette MPT fait intervenir deux enzymes : la O-linked N-acetyl-glucosaminyltransferase (OGT) qui utilise l’UDP-GlcNAc comme substrat et l’O-GlcNAcase (OGA) qui catalyse la réaction inverse. Cette MPT contrôle les activités cellulaires en fonction de la disponibilité en glucose. Dans la littérature, il est connu que le niveau de O- GlcNAcylation augmente suite aux radiations ultraviolet. De plus, une étude a montré que suite à ces radiations la protéine kinase DNA-PK était O-GlcNAcylée (Zachara et al., 2011). Une autre étude montre que la protéine P53 est O-GlcNAcylée sur la Sérine 149 (Yang et al., 2006). Cette MPT joue un rôle dans la stabilisation de P53 en empêchant la fixation de la protéine MDM2.