Mode d’action de TRIM28

Plusieurs études ont montré que TRIM28 est impliquée dans nombre de processus physiologiques (Figure 51) tels que l’immunité, l’autophagie, la réponse antivirale, la mort cellulaire ou encore la réparation de l’ADN (373). Ce large spectre d’activité de TRIM28 est dû à ses nombreux partenaires d’interaction et à la façon dont TRIM28 va moduler leurs fonctions. Dans ce contexte, le rôle clé de TRIM28 est d’agir comme échafaudage protéique permettant de regrouper un panel de protéines afin d’exercer une fonction précise. Il est intéressant de noter que selon les MPT que subit TRIM28, le complexe protéique pourra être différent, générant alors des fonctions différentes. TRIM28 possède également des activités

99 enzymatiques (SUMO-ligase et ubiquitine-ligase) permettant de modifier des substrats protéiques et d’agir sur d’autres fonctions cellulaires telles que l’autophagie ou la régulation de p53. Etant donné la palette d’activités portée par TRIM28, ses dérégulations peuvent induire de nombreuses pathologies que je discuterai ci-dessous.

Figure 51 : Implications cellulaire de TRIM28

1.1 Modelage de la chromatine et co-régulation transcriptionnelle

La fonction la plus décrite de TRIM28 repose sur sa capacité à interagir et à réprimer l’activité des facteurs de transcriptions KRAB-ZNFs (379). Il existe plus de 700 protéines KRAB-ZNFs différentes impliquées dans la transcription de milliers de gènes. De ce fait, cette famille de protéines est impliquée dans la régulation d’une multitude de processus physiologiques. Les mécanismes moléculaires de régulation de la transcription par les protéines KRAB-ZNFs dépendent principalement de leur interaction avec TRIM28 et d’un ensemble de facteurs permettant de remodeler la chromatine (Figure 50 et Figure 52).

Brièvement, les protéines KRAB-ZNFs vont se lier à un motif particulier de l’ADN (Transcription factor binding site, TFBS) et TRIM28 va se lier au KRAB via son domaine RBCC. En catalysant l’auto-SUMOylation de son Bromodomaine via son PHD, TRIM28 va pouvoir recruter un complexe protéique composé de SETB1 (histone méthyltransférase) et NuRD induisant respectivement (i) la marque h3K9me3 sur les nucléosomes environnants et, (ii) la déacétylation des histones.

100 Ce complexe sera stabilisé et verrouillé par la protéine HP1 qui se fixe à la marque h3K9me3 et au motif PxVxL de TRIM28 (Figure 50) créant ainsi un lien direct entre TRIM28 et la chromatine (374,380). Il est ainsi observé une forte compaction de la chromatine qui entraine une répression transcriptionnelle (Figure 52) notamment sur les promoteurs de l’ARN polymérase I, II et III (381). Il est important de noter que ni TRIM28, ni aucune des protéines du complexe recruté par TRIM28 ne possèdent un domaine de fixation à l’ADN.

Figure 52 : TRIM28 permet de remodeler la chromatine. Adaptée de (374)

A l’inverse, en cas de dommage à l’ADN, comme une cassure double brin, la kinase Ataxia-Telangiesca Mutated (ATM) est activée et va initier la réponse réparatrice en phosphorylant différents substrats spécifiques. Cependant, dans les régions où la flexibilité des nucléosomes est limitée par des facteurs hétérochromatiques tels que TRIM28 et HP1, les protéines de réparations (53BP1 et BRCA1 notamment) sont incapables d’accéder à l’ADN endommagé (382). Dans ce cas précis, en phosphorylant TRIM28 sur les résidus Ser824 et Ser473, la kinase ATM induit une inhibition de la SUMOylation de TRIM28 et donc une interruption des interactions entre TRIM28 et les facteurs de remodelage de la chromatine (notamment HP1) (378,383,384) (Figure 53). Cette perte d’interaction entre TRIM28 et la chromatine permet alors une décompaction suffisante pour permettre d’une part la réparation de l’ADN et d’autre part, la dé-répression de certains gènes comme p21, Bax, PUMA et Noxa entrainant ainsi l’arrêt du cycle cellulaire et l’apoptose (378,385–387).

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Figure 53 : Décompaction de l’ADN dépendante de TRIM28 (374)

Via le recrutement de la protéine Histone Déacétylase HDAC, il a également été montré que TRIM28 peut réguler négativement l’expression de gènes en modulant l’acétylation d’histones ou de facteurs de transcription. En effet, bien que servant presque exclusivement à la déacétylation des histones et à la compaction de la chromatine (380), le complexe TRIM28-HDAC peut également moduler le niveau d’acétylation de facteurs de transcription tels que E2F1 (388) ou p53 (336,337). Ainsi, en stimulant la déacétylation de E2F1, TRIM28 participe à l’inhibition de l’expression de certains gènes apoptotiques en réponse à des dommages à l’ADN (388). En plus de réguler l’activité de HDAC, TRIM28 a été décrite comme pouvant interrompre l’interaction entre NF-κB et l’acétyltransférase p300 entrainant ainsi une diminution du niveau d’acétylation de NF-κB et donc de son activité transcriptionnelle (389). De la même manière, de nouveaux arguments suggèrent que des complexes contenant TRIM28 réguleraient la méthylation de l’ADN en recrutant des ADN méthyltransférases (DNMT) sur des loci spécifiques durant l’embryogénèse (390).

Enfin, l’interaction de TRIM28 avec certains facteurs de transcription tels que STAT1 et STAT3 semble suffisante à la suppression de leur activité transcriptionnelle même si les mécanismes impliqués ne sont pas connus à ce jour (391,392).

1.2 Activités enzymatiques

Outre ses effets transcriptionnels, TRIM28 exerce deux activités enzymatiques propres. D’abord, grâce au domaine PHD présent sur sa partie C-terminale, TRIM28 possède une activité E3 SUMO-ligase (376). Cette propriété a été identifiée en démontrant que TRIM28 est

102 capable de s’autoSUMOyler sur son bromodomaine afin d’entrainer la répression de la transcription (393). Depuis lors, deux autres protéines IRF7 et VPS34 ont été identifiées comme substrats directs de la SUMOylation induite par TRIM28 (394,395).

IRF7 est un facteur de transcription et un élément clé de régulation de la réponse immunitaire dépendante de l’interféron de type I. La SUMOylation de IRF7 par TRIM28 induit une diminution de son activité transcriptionnelle faisant alors de TRIM28 un régulateur négatif de IRF7 et donc de la réponse antivirale exercée par les interférons. IRF7 est à ce jour le seul facteur de transcription SUMOylé par TRIM28 qui a été identifié (394).

De façon intéressante, TRIM28 est aussi capable de SUMOyler une cible cytoplasmique, VPS34 (vacuolar protein-sorting 34), une protéine cruciale pour la formation des autophagosomes et le processus autophagique. La SUMOylation de VPS34 permet de favoriser son interaction avec BECLIN1 et de déclencher ainsi la formation d’autophagosomes en présence de Hsp70 acétylée. Cette étude suggère également que des inhibiteurs de HDAC (panobinostat) permettraient à TRIM28 d’être véhiculé du noyau vers le cytoplasme des cellules traitées via un mécanisme inconnu (395).

En plus de cette activité SUMO-ligase, le domaine RING de TRIM28 lui confère une activité E3 ubiquitine-ligase. Des études ont montré qu’en formant des complexes avec les protéines de la famille MAGE, TRIM28 est capable d’ubiquitiner et d’induire la dégradation de p53 (335), ZNF382 (396,397), l’AMPKα1 (398) et FBP1 (399). TRIM28 est également capable d’ubiquitiner la protéine p73 sans que l’implication des MAGEs n’ait été démontrée (400).

Les protéines de la famille MAGE (melanoma-associated antigen) sont des protéines exclusivement exprimées dans les cellules germinales masculines et les cellules trophoblastiques. Elles sont ré-exprimées dans de nombreux cancers où elles interagissent avec plusieurs TRIMs dont TRIM28. Les protéines MAGE-A/B/C interagissent avec le domaine CC de TRIM28 et jouent un rôle de cofacteur pour révéler l’ubiquitination induite par TRIM28 (337). Ainsi, MAGE-C2 est nécessaire à l’ubiquitination et à la dégradation de P53 et du facteur de transcription ZNF382 (335,396,397) induites par TRIM28. Plus récemment, Piñeda et al. ont montré que MAGE-A3/A6 sert d’échafaudage protéique pour permettre l’interaction indirecte entre TRIM28 et son substrat AMPKα1 entrainant ainsi son ubiquitination et sa dégradation (398). L’AMPK est connue pour être un senseur d’énergie jouant un rôle de suppresseur de

103 tumeur au travers de la régulation positive de l’autophagie. Ainsi, dans ce contexte, le complexe MAGE/TRIM28, en entrainant la dégradation de l’AMPK, pourrait favoriser la progression tumorale en inhibant l’autophagie.

Très récemment, une étude a montré que la formation d’un complexe MAGE-C2/A3 TRIM28 promeut l’effet Warburg et la progression de carcinomes hépatocellulaires en ubiquitinant et en dégradant l’enzyme de la glycolyse FBP1 (Fructose-1.6-biphosphatase) (399).

A la lumière des fonctions enzymatiques de TRIM28 et de ses substrats localisés dans des compartiments subcellulaires aussi divers, il est évident aujourd’hui que l’activité de TRIM28 impacte plusieurs mécanismes cellulaires au-delà de la régulation transcriptionnelle.