Les protéines partenaires de Keap1

Plusieurs protéines, autres que Nrf2, sont décrites interagissant avec Keap1. Parmi ces protéines, la prothymorsine alpha (PTMa), une protéine ubiquitaire de faible PM (12.1 kDa), se lie à la région C-terminale du domaine Kelch de Keap1 et assure ainsi sa translocation nucléaire. Niture et Jaiswal montrent que si la majorité de Keap1 est majoritairement exprimée dans le cytoplasme des cellules hépatiques murines Hepa-1, 10% à 15% de Keap1 est retrouvé dans le noyau. La translocation nucléaire de Keap1 se fait toujours sous forme de complexe avec les protéines Cul3 et Rbx1 et nécessite l'association de Keap1 à PTMa. Une fois dans le noyau, le complexe Keap1/Cul3/Rbx1 se dissocie de PTMa et se lie à Nrf2. La liaison de Nrf2 au complexe Keap1/Cul3/Rbx1 assure son ubiquitination et sa dégradation au niveau nucléaire (Niture and Jaiswal, 2009). Ce mécanisme est observé au cours de la phase tardive de phosphorylation de Nrf2 par la tyrosine kinase Fyn sur sa Tyr 568 qui est nécessaire pour la liaison de Nrf2 à Keap1 dans le noyau et l’export du complexe vers le cytoplasme (Jain and Jaiswal, 2006).

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du transport nucléo-cytoplasmique est aussi décrite comme une protéine d'import nucléaire de Keap1. Sun et al., ont montré qu'à l'état basal, Keap1 se déplace constamment entre le cytoplasme et le noyau. Le motif armadillo (ARM) (a.a 108-536) du domaine C-terminal de KPNA6 interagit avec la région C-terminale du domaine Kelch de Keap1 (a.a 325-609). Une fois Nrf2 libéré de Keap1 en réponse au t-BHQ, KPNA6 interagit avec le domaine Kelch de Keap1 et assure sa translocation dans le noyau. Pour établir l'homéostasie cellulaire, Keap1 se lie à Nrf2 dans le noyau et le complexe Nrf2/Keap1 est transporté vers le cytoplasme grâce aux domaines d'export NES de Keap1 (Sun et al., 2011) (Figure 62).

Figure 62 : La voie Nrf2/Keap1 régulée par l'importine a7 (Sun et al., 2011) S L'IKKβ

L'IκB kinase β ou l'IKKβ, l'activateur naturel du facteur de transcription Nuclear Factor (NF)-κB, est aussi identifié comme partenaire de Keap1. NF-kB, formé de deux sous-unités p50 et p65, est impliqué différents mécanismes cellulaires tels que l'inflammation. Son activité peut être régulée par la production intracellulaire d'ERO. IKKb régule positivement la voie NF-κB en ciblant IkBa, inhibiteur naturel de NF-kB, L'IKKb phosphoryle les deux résidus sérines d'IkBa (Ser32 et Ser36) favorisant sa dégradation via le protéasome. En parallèle,

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IKKb phosphoryle la sous-unité p65 de NF-kB favorisant son activation. L'hétéro-dimère p50/p65, constituant la forme classique de la voie NF- kB, transloque vers le noyau où il va se fixer au niveau de l'ADN pour induire la transcription de gènes impliqués dans l'inflammation ou l'angiogenèse tels que la cox-2, l'inos et la cyclin d1 (Tian et al., 2012) (Figure 63).

Figure 63 : La régulation de la voie NF-kB par Keap1 (Tian et al., 2012)

Lee et al., ont décrit que Keap1 inhibe la voie NF-κB grâce à sa liaison avec IKKβ au niveau de son motif ETGE (NQE36TGE39) ressemblant à celui de Nrf2 (DEE79TGE82) (Lee et al., 2009).

S La sous-unité p65 du facteur de transcription NF-κB

En plus de son interaction avec l'IKKb, Keap1 peut interagir avec la sous-unité p65 de NF-κB. Yu et al., ont montré, dans les cellules HEK293, que le domaine C-terminal de Keap1 (a.a 1-312) est associé à p65. Cette association entre p65 et Keap1 régule négativement Nrf2 en inhibant sa liaison aux séquences ARE dans le noyau. Ceci se traduit par une inhibition de l'expression des gènes cibles de Nrf2 tels que gclc, gclm, ho-1, nqo-1, sod et trx en présence de

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l'ubiquitination de Nrf2 permettant ainsi sa dégradation (Yu et al., 2011). S La phosphoglycérate mutase 5, Bcl-xl et Bcl-2

Lo et Hannink ont montré la présence d'un complexe ternaire comprenant Nrf2, Keap1 et la phosphoglycérate mutase 5 (PGAM5) au niveau mitochondrial. La PGAM5 est une sérine/thréonine phosphatase se trouvant au niveau de la membrane externe de la mitochondrie. Dans les cellules rénales HEK293T, la présence du complexe Keap1/PGAM5 dans la mitochondrie (Lo and Hannink 2008) montre que le motif NxESGE (a.a 77–82) de la région N-terminale de PGAM5 est lié à Keap1. La liaison de PGAM5 à Keap1 favorise son ubiquitination et sa dégradation via le protéasome. Cette dégradation est inhibée lorsque les cellules cancéreuses MDA-MB-231 sont traitées par le sulforaphane ou le t-BHQ (Lo and Hannink 2006). Par son domaine C-terminal, PGAM5 peut aussi s'associer à la protéine anti-apoptotique Bcl-xl. Niture et al., ont montré que Keap1 contrôle ainsi la dégradation de Bcl-xl et de PGAM5 via le protéasome. La liaison de Keap1 et de Bcl-xl nécessite la présence de PGAM5. Le complexe Nrf2/INrf2/PGAM5/Bcl-xl est présent au niveau mitochondrial et a pu être identifié par un marquage immuno-histochimique (Niture and Jaiswal, 2011a).

En plus de sa liaison à Bcl-xl, Keap1 via son domaine DGR peut aussi se lier à la protéine anti-apoptotique Bcl-2 via son domaine BH2. Cette liaison induit ainsi l'ubiquitination et la dégradation de Bcl-2 par le protéasome. Le traitement des cellules murines Hepa-1 par le t-BHQ conduit à une dissociation entre Keap1 et Bcl-2. Cette dissociation favorise la phosphorylation de la Ser70 de Bcl-2. Ainsi, le pré-traitement des cellules cancéreuses A549 par le t-BHQ, suivi d'un traitement par l'étoposide, un carcinogène toxique, ou par les rayons UV, induit la phosphorylation de Bcl-2. Bcl-2, ainsi stabilisée, contrôle la survie des cellules cancéreuses pré-traitées par le t-BHQ (Niture and Jaiswal, 2011b) (Figure 64).

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Figure 64 : La régulation de Bcl-2 par Keap1 (Tian et al., 2012)

S La protéine de choc thermique Hsp90

La protéine de choc thermique Hsp90 (Heat shock protein 90) participe également à la régulation de la voie Nrf2/Keap1. Niture et al., ont montré que Keap1, peut se lier à la protéine Hsp90 via son domaine N-terminal tandis que la protéine Hsp90 se lie via son domaine CLD (charged linker domain). La phosphorylation de la thréonine (Thr) 55 de Keap1 par la CK2 est indispensable pour l'interaction de Keap1 avec l'Hsp90 (Niture and Jaiswal, 2010).

S La protéine p62

La protéine p62 est une protéine jouant un rôle important dans le mécanisme de l'autophagie. P62 interagit aussi avec Keap1. Cette interaction se fait via le motif DPSTGE (a.a 349-354) de la région KIR (Keap1 interacting region) de p62 et le domaine Kelch de Keap1. Cette liaison favorise la stabilisation de Nrf2 inhibant ainsi son ubiquitination et sa dégradation. La surexpression de p62 dans les cellules HEK293T augmente l'expression protéique de Nrf2 et l'expression génique de ho-1, nqo1, gclm et mrp2 (Lau et al., 2010)

147 Figure 65 : La régulation de la voie Nrf2/Keap1 par p62 (Komatsu et al., 2010)