Fonctions connues de CSN

3.1. Activité isopeptidase : déneddylase et dé-ubiquitinase Activité déneddylase

L’activité d’ubiquitination de des complexes SCF - E3 ubiquitine ligases est augmentée par la neddylation de leur sous-unité culline, c’est-à-dire l’addition post-traductionnelle de NEDD8/RUB1 (Neural precursor cell Expressed Devlopmentally Downregulated 8/Related to Ubiquitin 1), une petite protéine ubiquitine-like (Pan, et al., 2004). Afin de maintenir une activité optimale des complexes SCF, les cellules alternent des étapes de neddylation et de déneddylation de la culline (Schwechheimer, et al., 2001) (Figure 38). Le clivage de la liaison peptidique entre l’extrémité C- terminale de Nedd8 et le groupement ε-amino d’une lysine de la culline est permise par l’activité métallo-peptidase du domaine JAMM de CSN5, uniquement dans le contexte du signalosome (Cope, et al., 2002; Lyapina, et al., 2001). En servant de point d’ancrage pour un grand nombre de protéines, le signalosome permet de les rapprocher des complexes SCF qui vont les cibler vers la dégradation par la voie Ubiquitine-Protéasome (Chamovitz and Glickman, 2002).

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Figure 38. Modèle spéculatif pour la façon dont les activités de phosphorylation et de déneddylation associent le signalosome au protéasome via l'ubiquitination de substrat par le SCF. (Seeger 2001).

Activité dé-ubiquitinase

Le signalosome est responsable du clivage de l’ubiquitine et régule ainsi l’activité et la stabilité de certaines protéines (Wei and Deng, 2003; Wolf, et al., 2003). Les mono-ubiquitinations sont clivées par CSN5, comme c’est le cas pour l’enzyme de réparation de l’ADN Cul4 ou la protéine hsp70 (Groisman, et al., 2003). La dé-ubiquitination de hsp70 et probablement d’autres protéines composant certains exosomes pourrait participer à la régulation de l’exocytose de protéines spécifiques (Liu, et al., 2009). Le clivage des poly-ubiquitinations est réalisé par des isopeptidases s’associant au CSN, comme les protéines Ubp12/USP15 (Hetfeld, et al., 2005; Zhou, et al., 2003).Ce mécanisme permet notamment de réguler l’activité des complexes SCF ubiquitine ligase par un autre mécanisme que la déneddylation, (i) en limitant l’auto-ubiquitination de leurs sous-unités F- box reconnaissant les substrats et donc en prolongeant l’action des complexes SCF (Cope and Deshaies, 2006; Schweitzer, et al., 2007; Wee, et al., 2005), (ii) en limitant l’ubiquitination des substrats des SCF, empêchant ainsi leur dégradation (Petroski and Deshaies, 2005; Wu, et al., 2006a).

3.2. Couplage aux kinases/phosphatases

Une des premières fonctions identifiées du signalosome dans les cellules de mammifères était la régulation de la phosphorylation des substrats de la voie ubiquitine-protéasome par le biais de kinases associées au CSN (Naumann, et al., 1999; Seeger, et al., 1998; Wei and Deng, 2003). Actuellement les protéines kinases identifiées sont au nombre de 4: l’Inositol 1,3,4-triphosphate 5/6

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kinase , la Caséine Kinase 2 (CK2), la Protéine Kinase D (PKD), et le complexe régulateur IĸB kinase 2 de la voie NF-ĸB (Tableau 6).

Ces kinases agissent sur certains régulateurs cruciaux de la transcription, et de nombreux effets du CSN peuvent être associés à cette activité (pour revue (Harari-Steinberg and Chamovitz, 2004)). Elles sont notamment responsables de la stabilisation par phosphorylation de c-Jun (Seeger, et al., 1998) et de la déstabilisation de p53, p27, IκBα et p105 (NF-κB) qui sont alors dirigées vers la dégradation par la voie Ubiquitine-Protéasome (Bech-Otschir, et al., 2001; Tomoda, et al., 1999).

Protéine kinase associée au signalosome Sous-unité(s) associée(s)

Références

Inositol 1,3,4-triphosphate 5/6 kinase (ITPK1) CSN1 (Sun, et al., 2002; Wilson, et al., 2001)

Caséine Kinase 2 (CK2) CSN3, CSN7 (Uhle, et al., 2003)

Protéine Kinase D (PKD) CSN7 (Uhle, et al., 2003)

IĸB kinase 2 (IKK2) CSN5, CSN7 (Orel, et al., 2009)

Tableau 6. Les différentes kinases associées au signalosome.

3.3. Régulation de la localisation subcellulaire des protéines

Au niveau subcellulaire, CSN5 est une protéine à double distribution, cytoplasmique et nucléaire, dont la localisation varie selon qu’elle est sous forme libre, dans les mini-complexes ou dans le CSN (Tomoda, et al., 1999).

Le signalosome CSN et les subcomplexes ont un rôle encore mal connu dans la régulation de la localisation subcellulaire de molécules de signalisation. Ils peuvent lier un grand nombre de protéines, et, en réponse à différents stimuli intra- ou extracellulaires, entraîner la translocation de substrats nucléaires vers le cytoplasme. Parmi ces protéines, on peut citer le régulateur du cycle cellulaire p27Kip1, les protéines suppresseurs de tumeur p53, Smad4 ou Smad7 ou encore RUNX3 (Kim, et al., 2009; Oh, et al., 2006a; Schwechheimer and Deng, 2001; Tomoda, et al., 2002). Cet export se fait via la protéine du pore nucléaire CRM1 (export leptomycine B sensible), qui interagit avec la séquence NES de CSN5 (Tomoda, et al., 2002). Les protéines exportées peuvent ensuite être poly-ubiquitinées par les complexes SCF puis dégradées par le protéasome, ce qui permet de maintenir une prolifération et une homéostasie normale des cellules (Wei, et al., 2008).

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3.4. Co-activation/co-répression transcriptionnelle

Le CSN avait tout d’abord été décrit comme un répresseur transcriptionnel chez Arabidopsis (Wei and Deng, 1992), même si les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. Chez les mammifères, CSN5 a tout d’abord été identifié comme co-activateur de c-Jun, un membre de la famille AP-1 (Claret, et al., 1996). Jab1 interagit avec les sous-unités c-Jun et JunD, du facteur dimérique AP-1, et en phosphorylant c-Jun, le stabilise sur sa séquence au niveau de la chromatine et potentialise son activité de transactivation (Seeger, et al., 1998). L’enzyme responsable de cette phosphorylation, la Inositol 1,3,4-triphosphate 5/6 kinase, est liée au CSN via CSN1 (Sun, et al., 2002; Wilson, et al., 2001). Le CSN, par un effet indirect sur la stabilité des protéines, a également été décrit comme co-activateur de MYC impliqué dans l’activation transcriptionnelle de gènes impliqués dans la prolifération, l’angiogenèse et l’invasion cellulaire (Figure 39) (Adler, et al., 2006; Bae, et al., 2002; Lee, et al., 2011).

Figure 39. Les différents complexes contenant CSN5 et leurs fonctions spécifiques. L’holocomplexe CSN (marron) a une activité de déneddylase et collabore avec MYC pour l’activation transcriptionnelle de ses gènes cibles. Le monomère CSN5 (rouge) ou les petits complexes contenant CSN5 (gris) sont responsables de la stabilisation de HIF1-α, de l’export nucléaire et de la dégradation de p27 et de l’apoptose médiée par E2F1. La combinaison des fonctions spécifiques de CSN5 avec celles du signalosome rend cette protéine importante pour les voies de prolifération cellulaire et d’apoptose. D’après (Wei, et al., 2008)

CSN5 apparaît donc comme un régulateur indirect de la transcription, en modulant la stabilité de facteurs trans. Cependant, même si aucune étude ne le montre clairement, un rôle plus direct ne peut néanmoins pas être éliminé. En effet, 3 études avaient montré que les protéines à domaine PCI du CSN peuvent s’associer à la chromatine (Groisman, et al., 2003; Menon, et al., 2007; Ullah, et al., 2007). Par ailleurs, l’étude cristallographique récente de CSN7 montre dans le site MPI, partagé avec 5 autres sous unités du CSN, un motif hélice-boucle-hélice capable de lier l’ADN (Dessau, et al., 2008).

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