Régulation de l’activité de CDC48 par des modifications post-traductionnelles

post-traductionnelles

Si la fonction de CDC48 dépend du recrutement de partenaires protéiques, son activité est également modulée par des modifications post-traductionnelles. Ces modifications peuvent avoir une incidence sur l’activité enzymatique propre de CDC48 ou agir plus indirectement en modifiant l’affinité de la protéine pour ses différents partenaires.

4.1 Régulation par phosphorylation

Comme nous l'avons déjà évoqué, plusieurs études menées chez la levure ou l’animal ont montré que CDC48 pouvait être soumise à une régulation via phosphorylation portant sur différents domaines de la protéine (Egerton & Samelson., 1994 ; Madeo et al., 1998 ; Mori-Konya et al., 2009 ; Ewens et al., 2010). Ces phosphorylations provoquent des

réarrangements structuraux de la protéine (Ewens et al., 2010) à l'origine de changements fonctionnels.

Outre la phosphorylation du résidu Tyr 805 chez les animaux commentée précédemment et conduisant notamment à une baisse d’affinité de la région C-ter de p97 pour les domaines adaptateurs de types PUB et PUL, la phosphorylation du résidu Tyr 834 chez la levure, situé également dans le domaine C-ter de CDC48, conduit à une relocalisation subcellulaire de la protéine du cytosol au noyau (Madeo et al., 1998). Chez les mammifères, la phosphorylation du résidu Tyr correspondant (Tyr 805) conduit à la localisation de l’homologue p97 aux centrosomes (Madeo et al., 1998).

La phosphorylation de p97 provoque également la déstabilisation du complexe p97/p47/syntaxine-5 nécessaire à la formation de l'ER transitionnel (ER-t). Cette structure est impliquée dans la transition des protéines de l’ER vers l’appareil de Golgi et sa formation est dépendante de l’activité de p97, permettant la fusion des membranes des deux organelles. Inversement, la déphosphorylation de p97 conduirait à la stabilisation du complexe p97/p47/syntaxine-5 (Lavoie et al. 2000).

Des changements d’état de phosphorylation de p97 ont été également observés après différents stress, tels que l’hypoxie ou un stress froid, en cas de dommage de l’ADN (Ewens

et al., 2010) ou encore d’agrégations protéiques anormales (Koike et al., 2010). De plus, un

facteur de virulence de Salmonella, SptP, présente un domaine tyrosine phosphatase qui lie et déphosphoryle spécifiquement p97, permettant ainsi une inhibition de la dégradation protéique et une synthèse plus importante des protéines pathogènes (Humphreys et al., 2009).

Enfin, des études chez des cellules de mammifères ont montrées que VCP est ciblée par la protéine kinase Akt (Klein et al., 2005 ; Vandermoere et al., 2006). Akt participe à l’activation indirecte de la signalisation dépendante de NFκB, conduisant à la prolifération cellulaire (Karin & Greten, 2005). Akt phosphoryle VCP sur 3 différents résidus sérine localisés dans le domaine ATPasique D1 et la partie C-ter. Cette modification participe à la signalisation dépendante de l’activation d’Akt (Vandermoere et al., 2006).

Chez les plantes, l’interaction de CDC48 d’A. thaliana avec la protéine SERK1 conduit à la phosphorylation de CDC48 sur l’un des 62 derniers résidus de sa région C-ter (Rientes et al., 2005). Cette phosphorylation est régulée par l’interaction de CDC48 avec la phosphatase

KAPP (kinase-associated protein phosphatase). Aker et al. (2007) ont pu montrer plus récemment que le résidu sérine 41 appartenant au domaine N-ter est phosphorylé après des expériences de transphosphorylation avec SERK1 in vitro. Toutefois, l’impact de ces phosphorylations n’a pu être déterminé avec certitude.

4.2 Régulation par acétylation

CDC48 est également régulée par acétylation (Ewens et al., 2010). Une étude récente a permis l’identification de plusieurs sites putatifs d’acétylation, par des analyses en spectrométrie de masse (Mori-Konya et al., 2009). En particulier, la construction par mutagenèse dirigée d’une isoforme de p97 substituant le résidu lysine 696 par une glutamine, mimant ainsi la forme acétylée de la protéine, a montré que cette forme « constitutivement acétylée » possède une activité plus importante que la forme sauvage (Mori-Konya et al., 2009). De plus, une interaction directe entre HDAC6 (Histone désacétylase 6) et p97 a été démontrée (Seigneurin-Berny et al., 2001). HDAC6, en plus de son activité désacétylase, est capable de lier des substrats polyubiquitinylés et est donc impliquée dans la dégradation protéique. On peut dès lors suggérer une régulation de p97 par acétylation dans un contexte de dégradation de protéines incorrectement repliées (Seigneurin-Berny et al., 2001).

4.3 Régulation par oxydation

En plus des différentes modifications post-traductionnelles exposées ci-dessus, l’activité ATPasique de VCP est dépendante de l’oxydation d’un de ses résidus Cys, à savoir le résidu Cys 522 chez la drosophile (Noguchi et al., 2005). Ce résidu cystéine est conservé chez les organismes multicellulaires et appartient au domaine Walker A du domaine D2. Les auteurs ont pu montrer que des traitements induisant un stress oxydatif, tels que l’H2O2 ou encore le peroxynitrite, induisent in vitro une diminution de l’activité de VCP impliquant ce résidu. De plus, un traitement par des agents de nitrosylation tels que le GSNO induisent une modification de l’activité de VCP, là encore via la modification du résidu Cys 522 (Noguchi et

al., 2005). Une forme mutée de la protéine dans laquelle le résidu Cys 522 est substitué par

un résidu lysine perd totalement son activité. L’expression de cette forme mutante en levure conduit à la vacuolisation du cytoplasme des cellules transformées et à l’accumulation de

protéines polyubiquitinylées. Ces changements s’accompagnent de l’induction de marqueurs de stress de l’ER et de l’agrégation de substrats de l’ERAD. Ces phénomènes correspondent à une forme de mort cellulaire programmée semblable à l’apoptose (Noguchi et al., 2005). Ces données témoignent de l’importance du rôle du résidu Cys 522 pour l’activité de VCP et de son implication dans l’ERAD. La régulation de l’activité ATPasique de VCP par oxydation via ce résidu permettrait le contrôle de ce système de dégradation protéique et, par extension, serait impliquée dans le contrôle de la mort ou de la prolifération cellulaire.