Chapitre 1 : Introduction
1.9.4 La protéine PALB2 37
C’est en 2006 que PALB2 (« PArtner and Localizer of BRCA2 », partenaire et localisateur de BRCA2) a été découverte à la suite de son immunoprécipitation avec la protéine BRCA2 [211]. Une étude a, par la suite, montré que PALB2 était un médiateur de la RH et possédait divers rôles au sein de cette réparation [81]. La formation du complexe BRCA1-PALB2-BRCA2 est une étape indispensable au recrutement et à la formation du filament de RAD51 aux cassures double brin de l’ADN.
La protéine PALB2 possède différents domaines importants dictant son interaction avec diverses protéines et son implication dans la protection du génome (Figure 1.15). PALB2 est une protéine liant différents partenaires et à différentes étapes durant la RH.
Figure 1.15 : La protéine PALB2 : domaines et partenaires importants
CC (« Coiled-coil ») : domaine constitué d’hélices α enroulées entre elles ; Ch (ChAM : « Chromatin-association motif ») : motif d’association à la chromatine ; WD40 : répétition d’environ 40 acides aminés souvent terminée par le dipeptide Tryptophane-Aspartate (W-D). Les protéines et leur domaine de liaison sont représentés. La structure du domaine WD40 est est également représentée. La partie rouge correspond à une séquence NES dont la découverte est discuté au Chapitre 4. Voir le texte pour plus de détails. Illustration par Anthony M. Couturier.
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1.9.4.1 Le domaine ETGE
Grâce à son interaction avec la protéine KEAP1 (« Kelch-like ECH-associated protein 1 »), une protéine riche en cystéine et senseur de stress oxydatif, PALB2 régule l’homéostasie redox intracellulaire [212]. En ce sens, le domaine ETGE de PALB2 possède des similarités avec celui retrouvé chez la protéine NRF2, un partenaire majeur de KEAP1. Ce domaine est nécessaire à l’interaction entre KEAP1 et NRF2. PALB2 va compromettre la formation du complexe et ainsi va permettre la stimulation de la fonction de NRF2 (en inhibant son interaction avec KEAP1), qui dans le cas de son interaction avec KEAP1 est dégradée. Ceci permet donc l’accumulation de NRF2 dans le noyau et l’activation de la réponse antioxydante [212].
1.9.4.2 Le domaine « Coiled-Coil »
Sur la partie N-terminale de PALB2 se trouve un domaine portant le nom de « coiled-coil ». Ce domaine, constitué d’hélices α enroulées entre elles est souvent impliqué dans l’oligomérisation des protéines [213]. En ce sens, ce domaine permet l’oligomérisation de PALB2 [214], mais aussi la liaison de BRCA1 [158, 213-215]. Ce domaine est très important puisqu’il a été montré que son absence entraine la sensibilisation des cellules aux agents endommageant l’ADN de façon similaire à une absence de PALB2 pleine longueur. Ainsi, la formation du complexe BRCA1/PALB2 est essentielle au recrutement de RAD51 et à la formation de son filament au niveau d’une cassure double-brin [158, 165, 214]. L’oligomérisation de PALB2 semble aussi être importante puisqu’il a été montré qu’en absence de dommage à l’ADN, PALB2 est sous forme d’un dimère peu actif. Suite à un dommage, le dimère PALB2 se dissocie et va interagir avec BRCA1 permettant sa localisation nucléaire et donc l’activation de la RH [214].
1.9.4.3 La région centrale
La région au centre de PALB2 contient deux régions importantes impliquées dans l’association avec la chromatine.
§ Le domaine ChAM
Ce domaine ChAM (« Chromatin-association motif ») permet à PALB2 d’interagir avec la chromatine en présence ou non de dommage à l’ADN [216]. Ce domaine représente un domaine hautement conservé dans l’évolution. Une absence de ce domaine entraine une diminution du recrutement de PALB2 et RAD51 au niveau des CDB et entraine une sensibilité à un traitement à la MMC [216].
39 § Le domaine d’interaction avec MRG15
PALB2 interagit avec MRG15 [217, 218], un composant de différents complexes modifiant les histones. Cette région (aa 611-764) (Figure 1.15) semble être importante pour la localisation de PALB2 aux CDB. L’interaction avec PALB2 laisse entendre une implication de MRG15 plus tardive et directement impliquée dans l’étape de réparation de l’ADN. L’interaction de PALB2 et MRG15 fournit une potentielle interface entre la régulation de la chromatine et la réparation de l’ADN par RH. Deux études ont montré que l’interaction de MRG15 avec PALB2 jouait un rôle dans la régulation de la RH, mais avec des effets totalement différent (positif vs négatif) [217, 218]. La fonction exacte de MRG15 et de PALB2 reste donc à être élucidée.
1.9.4.4 Les domaines de liaison à l’ADN
PALB2 interagit avec l’ADN simple-brin mais aussi les structures en forme de D-loop [81]. La protéine PALB2 possède deux domaines de liaison à l’ADN (aa 1-200 et 372-561) (Figure 1.15). La conséquence d’une délétion de ces domaines n’a, à l’heure actuelle, pas encore été étudiée.
1.9.4.5 Le domaine WD40
Ce domaine est au cœur de mes travaux présentés au chapitre 3 de ce manuscrit. En ce sens, ce paragraphe aura pour but de se familiariser avec ce domaine très important pour la protéine PALB2.
Le domaine WD40 possède une architecture composée d’hélices β antiparallèles [219]. Les domaines WD40 sont l’un des plus abondants chez les eucaryotes, mais aussi un de ceux possédant le plus d’interaction avec les protéines [219]. Les protéines possédant des domaines WD40 agissent souvent en tant que protéines d’échafaudage [219]. Ce domaine consiste en la répétition d’environ 40 acides aminés souvent terminée par le dipeptide Tryptophane-Aspartate (W-D). La répétition de ce dipeptide s’assemble bien souvent en multiple de 7, appelé « seven blades β propeller. Le repliement hautement symétrique des domaines WD40, dû à la répétition des séquences, de même que les multiples surfaces possibles pour des interactions, explique pourquoi les protéines à domaines WD40 se retrouvent régulièrement au centre de plusieurs processus cellulaires [219].
La protéine PALB2 possède sur sa partie C-terminale un domaine WD40 (Figure 1.15). Les troncations de PALB2 résultant en la perte du WD40 entrainent de sévères déficiences dans la capacité des cellules à produire une RH adéquate. De même, la surexpression du domaine WD40 de PALB2 entraine un blocage de la RH et sensibilise les cellules aux inhibiteurs de PARP [220]. Il se pourrait que cet effet soit dû à une perte de la liaison entre PALB2 et BRCA2 via une compétition qui entraine la dissociation du complexe PALB2/BRCA2. Ceci a pour conséquence une
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compensation par le mécanisme du NHEJ. Ce domaine WD40 est aussi une plateforme régulant l’interaction de plusieurs protéines
Ainsi le domaine WD40 de PALB2 a été montré comme interagissant avec les protéines BRCA2[211, 221], RAD51 [81], RAD51C [222], XRCC3 [222] et Polη [198].
§ RAD51
La liaison avec RAD51 est importante dans l’étape de stimulation de la formation du filament de RAD51 et de la D-loop. PALB2 est d’ailleurs un médiateur de la RH, à savoir qu’elle est capable de lier l’ADN, d’interagir avec RAD51 et de surpasser l’effet inhibiteur de RPA sur la formation du filament de RAD51 [81]. La perte d’intéracton de RAD51 avec PALB2 entraine une diminution des foyers de RAD51 [215, 223].
§ RAD51C
RAD51C interagit directement avec le domaine WD40 de PALB2 [222]. Une mutation de PALB2 (p.Leu1143Pro) retrouvée chez des patientes atteintes du cancer du sein entraine la perte d’interaction [222]. Il a été également observé une légère augmentation du recrutement de BRCA2 en réponse au RI lors de la perte d’interaction entre PALB2 et RAD51C suggérant que RAD51C agit en aval de BRCA2 et pour interférer avec le complexe PALB2/BRCA2.
§ Polηη
L’interaction avec la protéine Polη joue un rôle dans les étapes tardives de la RH [198]. En interagissant avec Polη, PALB2 va permettre de stimuler l’étape subséquente de synthèse de l’ADN, et faire lien entre la formation de la D-loop et la suite de la RH.
§ XRCC3
La protéine XRCC3 interagit aussi directement avec le domaine WD40 de PALB2 [222]. Le patron de liaison aux répétitions WD40 ressemble à celui de BRCA2 plutôt qu’à celui de RAD51C. Comme XRCC3 et RAD51C forment un complexe [128], ceci sous-entend que les deux protéines interagissent individuellement avec PALB2 et à différentes étapes de la RH. Il a été montré que les cellules déficientes en PALB2 présentaient une diminution des niveaux de RAD51C-XRCC3 [222]. Ainsi les deux protéines entreraient mutuellement en compétition avec le complexe RAD51C- XRCC3. Ce complexe est connu pour être impliqué dans la résolution des jonctions de Holliday alors que le complexe PALB2 avec une de ces deux protéines ne possède à l’heure actuelle, aucune activité connue.
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1.9.4.6 PALB2 et le cancer
Les mutations du gène PALB2 ont été associées à une susceptibilité de développer un cancer du sein [224, 225] ou des ovaires [226]. Les scientifiques s’accordent pour dire que PALB2 serait le « nouveau » BRCA3. En effet, une étude a montré que des mutations menant à des protéines PALB2 tronquées augmenteraient le risque de développer un cancer du sein de 8 à 9 fois chez les femmes de moins de 40 ans. Ainsi, une femme de 70 ans avec un gène PALB2 anormal et sans histoire familiale a 33 % de risque de développer un cancer du sein. Ce risque passe à 58 % si aux moins deux cas familiaux sont référencés [227]. Ces mutations sont présentées et discutées
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