Mode d’action de HNF4α

HNF4α a pendant longtemps été considéré comme un récepteur nucléaire orphelin, puisqu’aucun ligand n’était connu pour moduler son activité. Contrairement à d’autres types de récepteurs nucléaires, HNF4α se retrouve localisé de façon constitutive au noyau et ne nécessite pas l’ajout exogène d’un ligand pour pouvoir s’homodimériser et interagir avec les éléments de réponse de ses gènes cibles. La cristallographie du LBD a permis initialement d’observer la présence d’acides gras à composition diverse liés au niveau de la pochette de liaison du ligand de HNF4α (Dhe-Paganon et al., 2002). Des études subséquentes ont identifié l’acide linoléique, un acide gras polyinsaturé à longue chaîne (C18:2ω6), comme la molécule se liant préférentiellement à son LBD (Yuan et al., 2009). Cette liaison est réversible, et ne module pas l’activité transcriptionnelle de HNF4α. La nature du ligand de HNF4α est donc toujours controversée, puisque l’acide linoléique est présent de façon endogène et ne semble pas nécessaire à l’activité de son récepteur, contrairement au mode d’action typique des récepteurs nucléaires nécessitant la liaison à leur ligand. HNF4α est considéré comme un homodimère exclusif, retrouvé de façon stable sous cette forme en solution, et il doit être sous cette forme afin de pouvoir lier l’ADN. Les récepteurs nucléaires RXRα/ß/γ et RARα, connus pour leur capacité à former des hétérodimères avec plusieurs RN, ne s’assemblent pas en hétérodimères avec HNF4α (Jiang et al., 1995 ; Lee et Privalsky, 2005). Une fois lié à ses différents éléments de réponse DR1 et DR2, HNF4α régule l’expression de ses gènes cibles par deux mécanismes principaux (Figure 3).

D’une part, son interaction avec différents coactivateurs facilite le recrutement du PIC au promoteur de ses gènes cibles, et mène ainsi à l’expression de ceux-ci (Figure 3A). Notamment, HNF4α interagit directement avec différents membres de la machinerie de transcription générale, incluant les GTF TBP et TFIIB, ainsi que certaines sous-unités de GTF comme TAF6, TAF9 et GTF2H1 (Green et al., 1998). Cette même étude a montré son interaction avec la protéine PC4, qui coordonne l’association entre différents activateurs et le complexe de transcription basale (Green et al., 1998 ; Malik et al., 1998). HNF4α interagit aussi avec certaines sous-unités du complexe coactivateur Mediator, telles que MED1 et MED14, via ses régions d’activation fonctionnelle AF-1 et AF-2, respectivement (Maeda et al., 2002 ; Malik et al., 2002). MED25 a également été démontrée comme étant une sous-unité nécessaire au recrutement du complexe Mediator par HNF4α (Rana et al., 2011).

De façon plus indirecte, HNF4α favorise le recrutement du PIC par l’entremise de son interaction avec d’autres coactivateurs capables d’induire une configuration plus relâchée de la chromatine. L’histone acétyltransférase p300 est un de ces coactivateurs, permettant l’augmentation de la transcription du FT HNF1α par HNF4α (Eeckhoute et al., 2004). Une autre histone acétyltransférase, CBP (CREB-binding protein), interagit à la fois avec la région AF-1 et la région AF-2 de HNF4α via ses extrémités N- et C-terminales, respectivement (Dell et Hadzopoulou-Cladaras, 1999). HNF4α interagit également avec l’adapteur transcriptionnel TADA2L, qui fait partie du complexe histone acétyltransférase ATAC (Ada2a-containing HAT complex) (Green et al., 1998). Les membres de la famille p160 des coactivateurs des récepteurs nucléaires NCoA-1 et NCoA-3 possèdent également une activité HAT, qui est cependant beaucoup plus faible que celle provenant des enzymes décrites précédemment. La fonction principale de ces coactivateurs pour HNF4α, ainsi que du dernier membre de la famille, NCoA-2, est plutôt d’agir en tant qu’intermédiaires pour le recrutement d’autres coactivateurs. Les coactivateurs p160 interagissent donc avec HNF4α sous forme de complexes avec d’autres protéines telles que les histones acétyltransférases CBP, p300 et KAT2B (Lysine acetyltransferase 2B), ainsi que les histones méthyltransférases CARM1 (Coactivator-associated arginine methyltransferase 1) et PRMT1 (Protein arginine N-methyltransferase 1) (Xu et Li, 2003). PRMT1 a également le potentiel d’interagir directement avec HNF4α (Barrero et Malik, 2006). CBP et p300 peuvent à leur tour recruter le complexe de remodelage de la chromatine dépendant de l’ATP SWI/SNF au niveau de la région liée par HNF4α (Xu et Li, 2003).

De manière opposée, HNF4α est capable de bloquer l’expression de certains de ses gènes cibles en recrutant différents corépresseurs (Figure 3B). NCoR2, connu pour être un corépresseur de plusieurs récepteurs nucléaires, peut compétitionner avec les coactivateurs CBP, p300 et NCoA-2 pour les sites de liaison retrouvés dans la structure de HNF4α de façon mutuellement exclusive (Ruse et al., 2002). L’association de NCoR2 en complexe avec différentes protéines incluant HDAC3 et HDAC4 mène également à la désacétylation des histones et ainsi à une compaction de la chromatine suite à son recrutement par HNF4α (Torres-Padilla et al., 2002). Le récepteur nucléaire SHP (NR0B2) est particulier puisqu’il ne possède pas de DBD, et agit plutôt comme un corépresseur pour plusieurs autres RN. Il interagit avec la région d’activation transcriptionnelle AF-2 de HNF4α, causant une compétition pour la liaison de cette région avec le coactivateur NCoA-2 (Lee et al., 2000).

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De la même manière, le corépresseur SMILE peut antagoniser la liaison du coactivateur PGC-1α en interagissant avec le LBD de HNF4α, et recrute HDAC1, HDAC3 et HDAC4 comme un second mécanisme de répression du récepteur (Xie et al., 2009).

Figure 3. Les coactivateurs et corépresseurs interagissant avec HNF4α régulent son activité transcriptionnelle. Le récepteur nucléaire HNF4α reconnaît son élément de réponse consensus DR1 et peut interagir avec différents corégulateurs afin d’activer ou de réprimer l’expression de ses gènes cibles. (A) Activation transcriptionnelle par HNF4α via son interaction avec différents coactivateurs. Ceux-ci ont pour fonction de recruter le complexe de l’ARN polymérase II ou de favoriser un état relâché de la chromatine. (B) Répression transcriptionnelle par HNF4α suite à son interaction avec certains corépresseurs, dont la fonction est de compétitionner la liaison des coactivateurs et de provoquer un état plus compacté de la chromatine, empêchant le recrutement de la PolII.

Finalement, une panoplie d’autres facteurs de transcription interagissent avec HNF4α dans certains contextes pour moduler son activité transcriptionnelle par différents mécanismes. HNF1α (Hepatocyte nuclear factor 1 alpha) est un FT capable de lier directement la région AF-2 de HNF4α, réprimant ainsi son activité transcriptionnelle (Ktistaki et Talianidis, 1997). Selon un mécanisme similaire, les isoformes 1a et 1c du FT SREBP (Sterol regulatory element-binding protein) compétitionnent avec le coactivateur PGC-1α pour la liaison du LBD de HNF4α (Yamamoto et al., 2004). La voie de signalisation NF-κB (Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells), pouvant être activée notamment par la cytokine TNFα (Tumour necrosis factor alpha), régule négativement la transcription du gène APOC3 par HNF4α en inhibant sa liaison à son élément de réponse ainsi que l’activité des régions AF-1 et AF-2 (Nikolaidou-Neokosmidou et al., 2006). Les récepteurs nucléaires COUP-TFI/II (Chicken ovalbumin upstream promoter transcription factor I/II) (NR2F1 et NR2F2) reconnaissent plusieurs éléments de réponse également reconnus par HNF4α, incluant le site C3P du gène APOC3, et régulent donc négativement son activité transcriptionnelle en réduisant sa liaison à l’ADN (Mietus-Snyder et al., 1992). Dans un autre contexte, comme au promoteur du gène HNF1A, ces mêmes RN ne compétitionnent pas pour la liaison de HNF4α à son élément de réponse, mais augmentent plutôt son activité transcriptionnelle en interagissant avec son LBD (Ktistaki et Talianidis, 1997).

Dans l’ensemble, ces exemples de coactivateurs, corépresseurs et autres facteurs de transcription interagissant avec HNF4α illustrent la complexité entourant la régulation de l’activité transcriptionnelle de celui-ci. Plusieurs mécanismes sont utilisés par ces acteurs transcriptionnels pour moduler sa fonction. Afin de mieux comprendre les rôles que joue HNF4α dans divers processus biologiques, l’intégration de ces mécanismes de régulation doit évidemment tenir compte du contexte cellulaire dans lequel ces études d’interaction ont été réalisées.