Régulation du niveau d’expression Chk1

Kaneko et al. se sont intéressés au niveau d’expression de Chk1 au cours du cycle cellulaire dans des fibroblastes humains. Leur travail a permis d’établir que Chk1 est peu exprimée au cours de la phase G1, puis que son expression augmente jusqu’à être fortement exprimée au cours des phases S, G2 et M du cycle cellulaire (Kaneko et al., 1999). Ainsi, le niveau d’expression de Chk1 est très finement régulé au cours du cycle cellulaire. Ces mécanismes de régulation ont lieu au niveau transcriptionnel, post-transcriptionnel et traductionnel.

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Le facteur de transcription E4F1 est connu pour être un régulateur des promoteurs viraux E4 et E1A, mais il contrôle aussi directement l’expression de gènes impliqués dans le métabolisme et dans la régulation du cycle cellulaire. En particulier, l’inactivation de E4F1 dans des fibroblates embryonnaires murins résulte en des défauts au niveau des points de contrôle des dommages de l’ADN avec une diminution de l’expression transcriptionnelle de Chk1

(Rodier et al., 2015).

Dans le cancer de la prostate, 2 membres de la famille des facteurs de transcription ETS, ERG et ETV1, inhibent directement l’expression de Chk1, qui est une de leurs cibles majeures

(Lunardi et al., 2015).

D’autre part, la protéine p53 est un régulateur transcriptionnel négatif direct de Chk1. Par ailleurs, la stabilisation de p53 conduit à la répression de la transcription génique de CHEK1 de manière indirecte, par un mécanisme peu connu impliquant la protéine p21 et une de ses cible, la protéine Rb (Bargiela-Iparraguirre et al., 2016; Gottifredi et al., 2001).

Il a aussi été montré que dans les leucémies aiguës lymphoïdes, le facteur de transcription oncogenique TLK1 (T cell leukemia homeobox protein-1) régule négativement et directement l’expression génique de Chk1 et d’autres gènes clefs dans le point de contrôle mitotique (De Keersmaecker et al., 2010).

Dans les cancers pour lesquels le facteur de transcription c-Myc est surexprimé (les lymphomes de type B, les neuroblastomes, certains cancers de sein et du poumon), il favorise de manière indirecte l’expression génique et protéique de Chk1 (Hoglund et al., 2011; Wang et al., 2013).

Dans les lymphocytes, E2F2 est responsable de la répression transcriptionnelle de gènes impliqués dans le cycle cellulaire, dont Chk1 (Laresgoiti et al., 2013).

Dans les ostéoblastes, le facteur de transcription Fos, appartenant à la famille AP-1, stimule la transcription de Chk1 en réponse à un état de stress réplicatif (Schulze et al., 2014).

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Elle est principalement due à l’interférence entre l’ARNm de Chk1 et des microARN (miRNA), qui conduisent à la dégradation de l’ARNm de Chk1.

Ainsi, dans les cancers du col de l’utérus, il a été montré que la diminution du miR-424 entraîne une augmentation de l’expression protéique de Chk1, miR-424 apparaissant donc comme un régulateur post-transcriptionnel négatif de Chk1 (Xu et al., 2013).

Lors du développement post-natal des cardiomyocytes, il a été constaté une surexpression des microARN de la famille des miR-15, associée à une binucléation des cellules musculaires et une augmentation de l’expression protéique d’un grand nombre d’acteurs du cycle cellulaire, dont Chk1 (Porrello et al., 2011).

Par ailleurs, l’activation du facteur de transcription p53 favorise l’expression de miR-16 et miR- 26a, 2 microARN dont les cibles majeures et directes sont Chk1 et Wee1. Ainsi, l’activation de p53 conduit à la diminution de l’expression protéique de Chk1 et Wee1 ce qui permet au mécanisme de point de contrôle médié par p53 de prendre le relais de la signalisation médiée par Chk1 (Lezina et al., 2013).

3. Régulation de la stabilité de Chk1 au niveau protéique

La dégradation de Chk1 a lieu à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme, et fait suite à sa polyubiquitinylation de la lysine 436 par des complexes SCF (Skp-Cullin-Fbox), complexes E3 ligases contenant des protéines adaptatrices telles que la Cullin1 (Cul1) dans le noyau et la Cullin4A (CulA4) dans le cytoplasme(Zhang et al., 2005, 2009b).

La phosphorylation de Chk1 en serine 345 entraine sa dégradation. Ainsi, lorsqu’elle est phosphorylée par ATR, la demi-vie de Chk1 est diminuée à 4h contre 5h lorsqu’elle n’est pas activée, ce qui permet la terminaison du point de contrôle et la reprise de la progression du cycle (Merry et al., 2010; Zhang et al., 2005, 2009b). Le délai entre l’activation de Chk1 par phosphorylation et sa dégradation est déterminé par le fait que la protéine n’est une cible pour les ubiquitines ligases que lorsqu’elle est dissociée de la chromatine. De plus, dans le cancer du sein, il a été montré que l’activation de Chk1 en sérine 345 expose la partie C- terminale de la protéine à la protéine Fbx6, impliquée dans la reconnaissance spécifique de

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Chk1 au sein du complexe SCF. La reconnaissance de Chk1 par Fbx6 entraine sa polyubiquitination et sa dégradation cytoplasmique (Zhang et al., 2009b).

Par ailleurs, le renouvellement de Chk1 durant la phase S est régulé par la formation des complexes entre Chk1 et Cul1 nucléaire et Chk1 et Cul4A cytoplasmique (Zhang et al., 2006b). De plus, lors de dommages de l’ADN, Chk1 interagit avec la protéine DNA-Binding Protein 1 (DDB1). DDB1 appartient à un complexe E3 ligase, et son interaction avec Chk1 favorise l’ubiquitination de Chk1 (Leung-Pineda et al., 2009). A l’inverse, la protéine Metnase, qui est une protéine histone methyltransferase aussi impliquée dans la réparation de l’ADN, entraîne une diminution de l’interaction de Chk1 et DDB1 en cas de cassures double brins et de blocages de fourches. Ainsi, Metnase stabilise Chk1 dans un contexte d’activation de point de contrôle G2/M (Williamson et al., 2014).

La stabilité de Chk1 est aussi régulée par la protéine ubiquitine hydrolase Ubiquitin Specific Peptidase 7 (USP7). USP7 est un régulateur positif de nombreuses protéines impliquées dans les voies de détection et de réparation des dommages de l’ADN. En particulier, elle est capable de déubiquityniler Chk1 directement, par clivage de la chaine de polyubiquitine et elle permet ainsi de stabiliser la protéine Chk1 (Alonso-de Vega et al., 2014). Dans le cancer du sein, les cellules radiorésistantes présentent un niveau d’activation élevé d’ATM, qui entraine la stabilisation du facteur de transcription ZEB1 (zinc finger E-box binding homeobox 1). ZEB1 interagit avec USP7 et le stabilise, ce qui conduit à la stabilisation de Chk1 par déubiquitynilation (Zhang et al., 2014).

Le facteur de transcription E4F1, qui est aussi une ubiquitine E3 ligase atypique, du moins pour p53 (Le Cam et al., 2006), régule aussi la stabilité de Chk1 au niveau protéique. En effet, les cellules déficientes en E4F1 accumulent des dommages de l’ADN, et présentent des défauts dans la progression en phase S et en mitose. Ce phénotype est réversé par l’expression de Chk1 ectopique. Ceci est dû au fait qu’E4F1 interagit avec Chk1 et la protège de la dégradation (Grote et al., 2015).

Enfin, un autre mode de régulation de Chk1 a été décrit récemment et passerait par un processus d’autophagie particulier, médié par des protéines chaperonnes comme hsp70. Ainsi, l’activation de Chk1 par ATR conduit à sa dégradation par les lysosomes par un processus de recyclage des composants cellulaires, ce qui permet de limiter l’accumulation de Chk1 actif,

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et favorise la terminaison du point de contrôle et une reprise de la progression dans le cycle cellulaire (Park et al., 2015).