1. Introduction
1.4 Régulation de l’expression génique et cycle cellulaire
1.5.4 Localisation subcellulaire de Stau1
Pour tenter de mieux évaluer les rôles biologiques potentiels de Stau1, il est pertinent de s'attarder à son profil d'expression et à sa distribution subcellulaire. Ainsi,
plusieurs études montrent le caractère ubiquiste de Stau1, compte tenu que son expression a été détectée dans la plupart des tissus testés ainsi que dans diverses lignées cellulaires de mammifères (129, 340, 531). Stau1 est observé majoritairement dans le cytoplasme, bien qu'une très petite proportion de la protéine puisse être détectée dans le nucléole suite à sa surexpression (298, 340). Ceci laisse croire que Stau1 a la capacité de transiter par le noyau.
1.5.4.1 Transit nucléocytoplasmique de Stau1
Stau1 possède un signal de localisation nucléaire positionné à l'extrémité C- terminale de son dsRBD3 et des essais d'import nucléaire chez la levure ont montré qu'il est fonctionnel (341). Toutefois, la protéine n'est pratiquement pas observée dans le noyau, ce qui suggère que Stau1 ne passe que transitoirement par le noyau et/ou qu'il soit retenu la plupart du temps dans le cytoplasme. La caractérisation des déterminants qui contrôlent la localisation da Stau1 a conduit à l'observation que la mutation ponctuelle de son dsRBD3, qui affecte potentiellement sa structure, permet d'apercevoir Stau1 dans le noyau et dans le nucléole. Ainsi, l'import nucléaire de Stau1, son export et/ou sa rétention cytoplasmique sont régis par le même domaine, ce qui suggère que ces événements puissent être modulés (341). D'autres observations supportent l'hypothèse que Stau1 puisse transiter par le noyau. Par exemple, des études visant à identifier les partenaires protéiques de Stau1 par spectrométrie de masse suite à sa purification ont révélé que ce dernier est retrouvé en association avec certaines protéines connues pour être majoritairement nucléaires, telles que RHA et la nucléoline (54, 518). Également, Stau1 s'associe au composant d'ARN de la télomérase, soit l'enzyme responsable de la maintenance des télomères aux extrémités des chromosomes (18, 298). La fonction de cette interaction reste nébuleuse, mais l'hypothèse que Stau1 puisse participer à la formation du complexe enzymatique a été émise (298). Aussi, la présence nucléaire de Stau1 laisse supposer qu'il pourrait être impliqué dans l'assemblage de complexes ribonucléoprotéiques au sein de cette organelle (341).
1.5.4.2 Association de Stau1 aux membranes et au cytosquelette
La grande majorité de Stau1 se retrouvant dans le cytoplasme a une distribution subcellulaire bien spécifique. Plusieurs travaux dont le but était de comprendre le rôle de Stau1 dans le système nerveux ont montré que la protéine est située dans le corps cellulaire et les dendrites des neurones, en étant exclue des axones (130, 264, 361). Autant dans les neurones que dans les fibroblastes, Stau1 est abondamment retrouvé au niveau périnucléaire et colocalise de façon importante avec des composants du RER. Ceci suggère une association entre la protéine et ce compartiment cellulaire (264, 340, 381, 531). Une évidence biochimique soutient cette observation puisqu'une petite quantité de Stau1 co- sédimente avec les membranes lors d'essais de fractionnement cellulaire (79).
Également, des expériences de microscopie dans les neurones ont montré un enrichissement de Stau1 sur le réseau de microtubules (264, 361). Il a aussi été proposé qu'il y ait une association entre Stau1 et le cytosquelette dans les fibroblastes (129, 130). D'ailleurs, de nombreux composants du cytosquelette copurifient avec Stau1 lorsque les complexes ribonucléoprotéiques dans lesquels il est présent sont isolés. On retrouve entre autres les protéines de base qui forment le cytosquelette, soit l'actine, la tubuline et l'internexine, mais aussi des protéines qui y sont associées comme tau (54, 518). On remarque aussi la présence de moteurs moléculaires qui voyagent sur ces structures comme la kinésine, la dynéine et la myosine (54, 381, 518). Enfin, parmi la liste des interactants de Stau1 se trouvent aussi des régulateurs du cytosquelette tels qu'IQGAP1, cdc42 et rac1 (518). Il est pertinent de rappeler que Stau1 possède un domaine potentiel de liaison à la tubuline (section 1.5.2.1) et qu'il semble fonctionnel puisqu'il lie la tubuline in vitro (531). Ceci suggère donc que ce domaine pourrait intervenir directement dans l'association de la protéine aux microtubules in vivo.
1.5.4.3 Stau1 est un composant de complexes ribonucléoprotéiques
En plus d'avoir un patron de localisation tubulovésiculaire, Stau1 a une distribution granulaire. En tant que protéine qui lie l'ARN, Stau1 fait partie de plusieurs complexes ribonucléoprotéiques présents dans divers types cellulaires. De nombreuses observations témoignent de l'association entre Stau1 et le ribosome. Par exemple, cette protéine co- fractionne avec les polysomes, tel que montré par des expériences de sédimentation sur gradient de saccharose (131, 322, 340, 501, 502). De plus, Stau1 co-précipite avec des composants du ribosome et vice-versa (322), sans compter que de nombreuses protéines ribosomiques ont été identifiées par spectrométrie de masse dans la quête d'interactants de Stau1 (54, 518). Des analyses plus poussées ont montré que la protéine co-sédimente avec chacune des deux sous-unités du ribosome (322). Compte tenu que Stau1 lie l'ARN, il est possible qu'il interagisse indirectement avec ces méga-complexes via des messagers en cours de traduction, bien qu'il ne faille pas oublier que le ribosome est lui-même composé en grande partie d'ARN qui pourrait être lié par Stau1. Toutefois, même si la cartographie des déterminants impliqués dans l'association entre Stau1 et le ribosome a montré que la liaison d'ARN par le dsRBD3 contribue à l'interaction, elle a aussi révélé l'identité d'une région minimale qui interagit avec le ribosome indépendamment d'une activité de liaison à l'ARN, soit une combinaison du dsRBD4 et du TBD (322).
Dans les neurones, Stau1 est principalement localisé dans le corps cellulaire, mais on l'observe aussi dans des granules qui contiennent de l'ARN et qui sont distribués dans les dendrites (264, 278, 299, 517). Certains de ces granules dendritiques contiennent des amas très denses de ribosomes qui ne semblent pas compétents pour effectuer de la traduction. Des messagers et des ribosomes semble être toutefois relâchés de complexes enrichis en Stau1 suite à une dépolarisation des neurones induite par un traitement au KCl. Ces granules neuronaux pourraient donc constituer un site d'entreposage de transcrits qui peuvent être libérés lorsqu'ils doivent être traduits, en réponse à une activité synaptique (283). Stau1 est aussi retrouvé dans des complexes ribonucléoprotéiques plus légers qui
s'apparentent à des particules de transport d'ARNm tel que montré par microscopie et par des expériences de fractionnent cellulaire (248, 278, 332). Ces particules contenant Stau1 sont des structures dynamiques qui peuvent entrer aléatoirement en contact avec des P- bodies, soit des complexes associés à la dégradation d'ARN (section 1.1.5.1). Il a d'ailleurs été proposé que les P-bodies servent à entreposer temporairement des ARNm localisés (549). Une étude subséquente a confirmé que Stau1 ne se retrouve pas dans le P-bodies chez les mammifères (502). Néamoins, cette observation provenant des neurones de mammifères diffère de ce qui a été décrit dans les neurones de drosophile, alors que Staufen co-localise abondamment avec les P-bodies (21). Ceci suggère que les rôles potentiels joués par la protéine divergent quelque peu dans ces deux organismes.
Enfin, il a été montré que Stau1 est présent dans les granules de stress (section 1.1.4.5) lorsque des cellules sont exposées à des conditions oxydatives, bien que la protéine ne soit pas nécessaire à la formation de ce type de granules (501, 502). Il est plutôt proposé que Stau1 se retrouve dans ces structures par défaut, conséquemment à la destruction des polysomes, en association avec des ARNm ou les petites sous-unités du ribosome qui se retrouvent ainsi dans les granules de stress (502).
En conclusion, même si Stau1 est exprimé dans la plupart des types cellulaires, il montre une localisation subcellulaire bien précise, qui concorde tout à fait avec les rôles de la protéine dans la régulation post-transcriptionnelle de l'expression génique qui ont été élucidés à ce jour. Ils seront exposés dans les paragraphes qui suivent.