c TRRAP et le complexe TIP60

Le gène TRRAP encode une protéine de 437kDa qui appartient à la famille des kinases PIKK (phosphoinositide 3-kinase-related kinase) qui n’a pas d’activité enzymatique, mais qui est extrêmement bien conservée jusqu’à la levure136_{. Cependant, elle est présente en complexe}

avec une multitude de facteurs épigénétiques et de facteurs de transcription, et sa présence est indispensable pour le développement136,137_{. En tant que protéine échafaud dans les complexes}

HAT, l’homologue de TRRAP chez la levure Tra1 est nécessaire pour la formation des complexes NuA4 et SAGA et leur stabilité, leur recrutement aux promoteurs, et leur activité acétyl-transférase138_{. Le complexe NuA4/TIP60 est responsable de l’acétylation des histones}

H4 (K5, 8, 12) et H2A (K5) ainsi que ses variantes H2AZ et H2AX, mais aussi de plus d’une centaine de protéines grâce à sa sous-unité TIP60 (KAT5) qui possède l’activité acétyltransférase139_{. En général, il est impliqué dans la régulation du cycle cellulaire par}

l’acétylation de protéines comme AuroraB, mais aussi à travers son interaction avec les facteurs Myc, E2F, et Rb139–142_{. Sa présence est nécessaire pour la sortie du cycle cellulaire grâce à la}

répression de gènes de la mitose139_{. Il joue aussi un rôle important dans la réparation des bris}

double-brins de l’ADN. En effet, le complexe reconnaît les marques H3K9me3 et H4K20me1/2 déposées aux foci de dommages à l’ADN et y recrute des facteurs de réparation des bris double brins143,144_{. TIP60 est donc responsable de l’activation directe d’ATM (Ataxia Telangiectasa}

Mutant) par son acétylation, et l’acétylation de p53 lors de l’arrêt du cycle cellulaire est aussi dépendante de TIP60144,145_{. En plus de son rôle d’acétyltransférase, TIP60 est en complexe avec}

l’hélicase ATP-dépendante p400 et la chaperonne de l’histone H2A.Z et est essentiel au fonctionnement de ce complexe en tant qu’échangeur de variantes d’histones146–149_.

Dans les ESCs, le complexe Tip60 agit de façon indépendante de son activité acétyltransférase pour activer leur auto-renouvellement. Effectivement, son interaction ESC- spécifique avec Hdac6 semble lui donner un rôle répresseur où son recrutement au niveau des promoteurs de gènes de différenciation comme Nodal, Dkk4, ou Gata6 induit la déacétylation de leurs loci150_{. Ensuite, l’exclusion nucléaire de Hdac6 pourrait être le signal d’activation des}

gènes de différenciation, pour lesquels la transcription nécessite l’activité acétyltransférase de Tip60146_{. De plus, la déposition de l’histone H2A.Z aux loci des gènes cibles de la voie NOTCH}

est TIP60-p400 dépendante, et celle-ci diminue leur expression147,151_{. L’association de TIP60}

avec p400 inhibe son activité HAT, tandis que sa dissociation lui permet d’acétyler les variantes H2A.Z et d’activer la voie moléculaire NOTCH147,148_{. Chez la drosophile, l’ablation du}

complexe Tip60 dans les SNCs entraîne une perte de la polarité de façon aPKC dépendante et des anomalies du fuseau mitotique, et par conséquent la déplétion des progéniteurs neuraux due à une réduction des divisions asymétriques152_{. Additionnellement, Pax6 interagit directement}

avec Tip60 dans les progéniteurs neuraux de la rétine, et cette liaison est essentielle pour son activité transcriptionnelle153_{. De plus, l’homologue chez la drosophile de BAF53a, Bap55, est}

retrouvé à la fois dans le complexe BRM et le complexe Tip60, où il est nécessaire pour la dendrogenèse des neurones olfactifs154_{. Enfin, la fonction HAT de Tip60 est indispensable pour}

la neuroplasticité et la mémoire chez la drosophile155–157_.

La protéine TRRAP fait aussi partie des complexes STAGA contenant les HATs GCN5 ou PCAF, et importants pour le développement neural. En effet, l’invalidation génétique de Gcn5 induit l’exencéphalie dans un modèle murin et empêche la fermeture du tube neural, par l’inhibition de la prolifération des progéniteurs neuraux158–160_{. Plus précisément, STAGA}

interagit avec N-Myc à travers des sites de liaison de TRRAP et GNC5, lui permettant d’être localisé aux cibles de Myc dans les CSNs et d’induire leur acétylation et leur expression160–162_.

Les gènes affectés par la perte de N-Myc ou GCN5 sont impliqués dans la prolifération des CSNs, la gliogenèse, et la guidance axonale159_{. Dans la rétine, le complexe STAGA interagit}

directement avec CRX (Cone Rod Homeobox) pour acétyler les loci de ses cibles et maintenir leur expression, mécanisme essentiel pour la survie de ces cellules163_{. La perte de Pcaf n’est pas}

délétère, mais l’ablation de Gcn5 en conjonction de celle de Pcaf donne lieu à un phénotype plus sévère que celle de Gcn5 seul, suggérant un rôle redondant pour Pcaf164_{. En revanche, Pcaf}

est nécessaire pour la régénération axonale dans le SNC, grâce à son activité acétyltransférase déposant la marque H3K9Ac dépendante de l’activation de la voie ERK165_{. Gcn5 et Trrap sont}

notamment indispensables pour la transcription des gènes cibles de la famille de facteurs de transcription E2F166_.

TRRAP est une protéine échafaud dont la présence est essentielle pour la formation d’une multitude de complexes à activité acétyltransférase. Particulièrement, TRRAP est recruté à la chromatine en premier, puis les complexes sont formés dessus, démontrant un recrutement TRRAP-dépendant aux loci ciblés afin de les acétyler167_{. Le gène Trrap a été impliqué dans la}

régulation de multiples voies moléculaires, et est particulièrement essentiel à l’activation de la voie Notch dans le développement de l’aile de la Drosophile168_{. De plus, TRRAP fait partie d’un}

complexe capable de diméthyler et triméthyler H3K79 en conjonction avec β-Caténine de façon à réguler négativement les cibles en aval de la voie WNT169_{. La régulation de la β-Caténine se}

fait aussi directement par TRRAP qui induit son délogement de la chromatine ainsi que son ubiquitination et sa dégradation subséquente170_{. Enfin, TRRAP est impliqué dans la régulation}

de la voie Ras chez le ver C. Elegans171_{. La délétion du gène Trrap est létal au stade}

embryonnaire, et son ablation sous le promoteur Nestin cause des défauts du cycle cellulaire, une perte de la polarité cellulaire, et une différenciation prématurée des progéniteurs neuraux130,172,173_{. TRRAP et GCN5 sont aussi nécessaires pour l’activation de la transcription}

par le complexe TFTC (TBP Free TAF Complex) qui recrute POLRII pour initier la transcription174_.

D’autres histone acétyltransférases sont aussi impliquées dans le développement neural. Notamment, les HATs P300 et CBP sont importantes pour l’acétylation de l’histone H3. Particulièrement, des études dans le modèle Xenopus laevis ont démontré que l’ablation de p300/CBP entraîne la neuralisation de l’embryon en entier; toutes les cellules souches embryonnaires ont une propension intrinsèque à la neurogenèse, et l’inhibition de ce mécanisme est acétylation-dépendante175_{. Des mutations hétérozygotes de Cbp ne sont pas suffisantes pour}

affecter le développement morphologique murin, mais entraînent des défauts dans le comportement, et les embryons hétérozygotes pour p300 ne présentent un phénotype exencéphalique restreint et avec une moindre pénétrance en comparaison avec les invalidations homozygotes de chacun des gènes176,177_{. Cependant, la double perte hétérozygote des deux}

gènes est létale au stade embryonnaire, suggérant une redondance fonctionnelle des deux HATs, et un effet dose-dépendant de l’acétylation sur le développement. L’ablation hétérozygote de Cbp dans des progéniteurs neuraux induit la perte de leur capacité à se différencier en neurones, astrocytes, et oligodendrocytes177_{. Notamment, Cbp permet l’acétylation H3K9/14 au niveau}

des promoteurs de α1-tubulin, Gfap, et MBP (Myelin Binding Protein), des marqueurs neuronal, astrocytaire, et oligodendrocytaire respectivement. Cbp interagit avec Stat3 au niveau du promoteur de Gfap pour induire l’astrogenèse178_{. Ensuite, l’expression de Hdac3 est suffisante}

pour déplacer Stat3 et le nouveau complexe Hdac3/Cbp est nécessaire pour l’inhibition de l’expression de gènes astrogéniques (Gfap, NFIA, Aqp9) et la nouvelle localisation de Cbp au locus de gènes de l’oligodendrogenèse comme Olig2 et Smarca2179_{. Le facteur de transcription}

Ngn1 (homologue murin de NEUROG1) active la neurogenèse notamment en séquestrant le complexe Cbp/Smad1 hors des promoteurs de gènes astrocytaires et en inhibant les facteurs de transcription Stat180_.