L’ubiquiline 2

2.1.1 Le gène UBLQLN2 et la protéine ubiquiline 2

L’ubiquiline 2 est une protéine de 66kDa appartenant à la famille des ubiquilines qui comprend les ubiquilines 1, 2, 3, 4 et L chez l’Homme et les ubiquilines 1 à 5 et L chez la souris. L’ubiquiline 2 est codée par le gène UBQLN2, localisé sur le chromosome X (Xp11.21). Ce gène ne contient qu’un seul exon de 1875pb sans séquence intronique (figure 9 : A) (Kaye et al., 2000 ; Deng et al., 2011). L’ubiquiline 2 est présente dans un grand nombre d’espèces comme les levures, les rongeurs, le chimpanzé et l’Homme (Zhang et al., 2014).

2.1.2 Localisation cellulaire

L’ubiquiline 2 est principalement localisée au niveau du cytosol(Zhang et al., 2009) mais elle peut également être associée au réticulum endoplasmique et à la membrane plasmique (Wu et

al., 1999). Certaines études ont montré sa capacité à être transloquée dans le noyau (Hjerpe et

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mitose (métaphase à télophase) alors que les cellules non-mitotiques expriment faiblement la protéine (Kleijnen et al., 2000).

2.1.3 Expression tissulaire

L’expression des ubiquilines varie en fonction des tissus. L’ubiquiline 1, par exemple, a une expression ubiquitaire alors que l’ubiquiline 2 est présente dans un grand nombre de tissus mais en quantités très variables. En effet, chez la souris son niveau d’expression est majoritairement plus élevé dans différentes régions du SNC (moelle épinière, amygdale, cortex cérébral, cervelet, striatum dorsal, hippocampe, hypothalamus, hypophyse, noyaux accumbens, bulbes olfactifs) et la prostate. Chez l’Homme, elle est surtout présente dans plusieurs régions du cerveau (amygdale, cortex préfrontal, glande pinéale, hypothalamus, hypophyse, cervelet, lobe occipital), avec un niveau d’expression nettement moins élevé dans la moelle épinière. Des niveaux non négligeables sont aussi observés dans la rétine, la prostate et l’utérus. Contrairement à la forme murine, l’ubiquiline 2 humaine est également retrouvée en grande quantité dans les cellules et les tissus du système immunitaire tels que les lymphocytes T (CD4+ ou CD8+), les cellules NK CD56+, les cellules myéloïdes CD33+, les lymphocytes B CD19+, le thymus et la thyroïde. Quant à l’ubiquiline 4, elle est observée dans un grand nombre de tissus mais en très faible quantité. Enfin, les ubiquilines 3, 5 et L chez la souris et les ubiquilines 3 et L chez l’Homme sont exclusivement exprimées dans les testicules (Marín et al., 2014).

2.1.4 Structure

Comme toutes les ubiquilines, l’ubiquiline 2 possède un domaine UBL (Ubiquitin-Like

domain) en N-terminal qui se fixe sur la sous-unité 19S du protéasome, et un domaine UBA

(Ubiquitin-Associated domain) en C-terminal se liant aux chaines d’ubiquitine présentes sur les protéines destinées à être dégradées par le protéasome (figure 9 : B). Il est également possible que le domaine UBA de l’ubiquiline 2 permette d’interagir avec l’autophagosome, comme cela a été démontré pour l’ubiquiline 1 (N’Diaye et al., 2009).

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Au centre de la séquence protéique, 4 motifs Sti1 (Stress induced protein 1) permettent la liaison de l’ubiquiline 2 au domaine ATPase de la protéine chaperonne HSP70 (Heat Shock Protein 70), lorsque celle-ci est liée aux protéines ubiquitinylées étant mal-repliées et donc destinées à être dégradées. Lors d’un stress cellulaire (un choc thermique, par exemple) certaines protéines perdent leur conformation tri-dimensionnelle et peuvent former des agrégats insolubles et toxiques pour la cellule. Pour prévenir cette agrégation, HSP70 et l’ubiquiline 2 sont activées et vont recruter ces protéines toxiques afin qu’elles soient dégradées par le protéasome (Zhang et

al., 2014 ; Hjerpe et al., 2016).

Figure 9: Représentation schématique du gène UBQLN2 et de la protéine ubiquiline 2 humaine.

(A) Le gène UBQLN2 est localisé sur le chromosome X et ne porte qu’un seul exon codant la protéine ubiquiline 2 (B) qui possède quatre domaines différents ; un « UBiquitin-Like domain » (UBL), 4 motifs Sti1 (Stress induced protein 1), une région de 12 PXX (P : proline, X : autre acide aminé) répétés en tandem, et un « Ubiquitin-Associated domain » (UBA) (adapté de Zhang et al., 2014).

Contrairement aux autres formes d’ubiquiline, l’ubiquiline 2 possède une région de 12 PXX (P : proline, X : autre acide aminé) répétés en tandem, dont la séquence d’acides aminés est fortement conservée chez plusieurs espèces (figure 9 : B). Bien que le rôle de cette région ne soit pas encore totalement connu, il semblerait toutefois qu’elle soit impliquée dans les interactions entre protéines (Ball et al., 2005). En effet, les motifs riches en proline sont fréquemment impliqués dans des phénomènes d’association multi-protéiques complexes jouant un rôle dans divers processus cellulaires clés tels que la croissance cellulaire, les réarrangements du cytosquelette, la transcription et la signalisation post-synaptique. Les séquences riches en proline ont tendance à former une hélice de polyproline de type II (PPII) dont la structure ressemble à un prisme triangulaire (figure 10). Parmi les domaines protéiques reconnaissant ces structures, les domaines SH3 (Src homology 3) par exemple, ont été identifiés dans un grand nombre de

5’ UTR 3’ UTR 281pb 1262pb 1875pb

UBL PXX UBA

STI-1

A

B

Exon

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protéines dans de nombreuses espèces dont l’Homme (332 protéines) et la souris Mus musculus (163 protéines). Ces domaines, composés de 60 acides aminés, interviennent dans l’assemblage des protéines et dans la régulation de l’activité protéique. La reconnaissance du domaine SH3 par l’élément PPII est fortement sélective car la proline est une amine secondaire (un seul atome d’hydrogène lié à l’azote) contrairement à tous les autres acides aminés qui sont des amines primaires (deux atomes d’hydrogène liés à l’azote). De plus, les acides aminés constituant les sillons étant très conservés, la spécificité des interactions se fait grâce aux deux boucles variables RT-Src et N-Src (figure 10) (Zarrinpar et al., 2003).

Par ailleurs, les séquences 12PXX, spécifiques à l’ubiquiline 2, pourraient conduire à des interactions différentes de celles des autres ubiquilines, ce qui justifierait sa présence en plus des ubiquilines 1 et 4.

Figure 10: Représentations schématiques de la structure et du mécanisme de liaison des hélices de polyproline de type II (PPII) et des domaines SH3.

(A) La structure chimique de la proline diffère des autres acides aminés (amines primaires) par la présence d’un noyau pyrrole (4 carbones : α, β, γ, δ et 1 azote : N) qui lui confère une fonction d’amine secondaire. (B) L’hélice PPII est un ligand riche en proline arborant une structure en forme de prisme triangulaire. (B et C) Le domaine SH3, quant à lui, se compose de deux sillons hydrophobes formés par des acides aminés aromatiques (en jaune) et par deux feuillets β reliés l’un à l’autre de façon antiparallèle et possédant chacun trois brins β. L’interaction se fait au niveau des sillons du domaine SH3 qui se lie chacun à un dipeptide xP de l’hélice PPII. Deux boucles variables RT-Src et n-Src assurent la spécificité des interactions (d’après Zarrinpar et al., 2003).

Boucle n-Src Sillons liant le dipeptide xP Boucles n-Src et RT-Src Hélice PPII Hélice PPII Doma in e SH 3 Boucle RT-Src

A

B C

Proline Autre acide aminé

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