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Le groupe des ubiquitines ligases de type RING regroupe les enzymes qui possèdent le domaine éponyme, ou un domaine apparenté, tel que le domaine « U-box » ou « plant homeodomain ». Il s’agit du groupe qui regroupe la très grande majorité des ubiquitines ligases, avec approximativement 600 membres chez H. sapiens (400). Le domaine RING est une structure en forme de croisillon, organisée autour de deux ions Zinc. Chacun d’entre eux est coordonné par quatre résidus histidine et cystéine. Les domaines apparentés U-box ne sont pas organisés autour de ces structures de « doigts de zinc », mais des interactions internes entre acides aminés leur confèrent une structure tridimensionnelle comparable à celle des domaines RING (401). De plus, il existe des protéines procaryotes qui possèdent des domaines sans homologie de séquence aux domaines RING, mais dont la structure tridimensionnelle est semblable et qui possède un activité ligase de l’ubiquitine (402, 403). Il existe donc plusieurs stratégies pour développer une structure avec les caractéristiques d’un domaine RING.

La fonction de ces différents domaines est la liaison avec le domaine UBC des ubiquitine conjugases (404). Comme pour les enzymes de type HECT, il semble que les ligases de type RING peuvent lier plusieurs conjugases. Ainsi, l’ubiquitine ligase formée par le complexe BRCA1/BARD1 peut s’associer avec 10 enzymes E2 différentes (405). Cette diversité de liaison peut sans doute s’expliquer par le fait que les interactions RING:E2 sont de faibles affinités et que les complexes E3(RING):E2 peuvent s’assembler et se désassembler avec une forte cinétique (385). Ce dynamisme des interactions rend les approches classiques de purification par affinité difficilement utilisables pour identifier des couples fonctionnels E2:RING E3. En revanche, l’approche de crible double hybride semble permettre d’obtenir des informations d’interactions pertinentes à grande échelle pour ce genre de complexe (406, 407). Toutefois, il n’existe que peu d’informations sur les associations E2:RING à l’échelle des systèmes, à l’instar de ce qui est observé pour les ligases de type HECT.

Le fonctionnement des ubiquitines ligases de type RING est complétement différent de celui des enzymes HECT. Au contraire de ces dernières, les E3 de type RING ne possèdent pas de site catalytique. Elles fonctionnent comme un activateur allostérique de l’activité enzymatique des conjugases envers un substrat protéique. De par leur fonction non-

catalytique, la spécificité de fonctions des ligases de type RING est donc plus dépendante des enzymes E2 que celle des enzymes de type HECT. Par exemple, la ligase RNF4, quand associée à la conjugase RAD6B induit la monoubiquitination de substrat, tandis qu’associée à UBCH5B en promeut la polyubiquitination (408).

Les nombreux membres de la grande famille des ubiquitines ligases de type RING représentent une diversité structurelle et fonctionnelle importante. Ainsi certaines E3 ligase de type RING sont monomériques, tandis que d’autres sont formés par des complexes multimèriques comportant de nombreuses sous-unités. Il serait donc vain de vouloir dresser un portrait global de cette famille d’enzymes. Néanmoins, il existe un sous-groupe qui représente la plus grande classe connue d’ubiquitine ligase, qui ont des rôles centraux dans de nombreuses fonctions cellulaires. Il s’agit de la famille des « Cullin ring ubiquitin-ligases » (CRL), qui sont des complexes modulaires dont la diversité de composition permet de former un nombre très élevé de ligases fonctionnelles (figure 12).

Figure 12. Les différents complexes CRL.

Tous les complexes CRL sont structurés autour d’un membre de la famille des cullines, qui donne leur nom au différents complexes (voir figure 12). Ils comportent de plus une protéine de type RING-box, dans la plupart des cas « RING-box protein 1 » (RBX1), dont la

fonction est de recruter la conjugase E2 au complexe (409, 410) ; une protéine adaptatrice spécifique à chaque type de culline ; une protéine réceptrice qui détermine la spécificité de substrat. La nomenclature communément admise pour un complexe CRL indique quelle culline et quelle protéine réceptrice forme le complexe. Ainsi, le complexe CRL1β-TrCP est constitué de la culline 1 et de la sous-unité récepteur β-TrCP. Il convient de noter que cette nomenclature coexiste avec des abréviations plus anciennes spécifiques aux complexes CRL, comme par exemple la terminologie SCF (SKP1-CUL1–F-box protein) qui désigne en général les complexes CRL1.

Les complexes CRL sont l’objet de plusieurs régulations, dont l’une existe pour l’ensemble des membres du groupe. Il s’agit de la conjugaison de la petite protéine NEDD8 (Neural Precursor Cell Expressed, Developmentally Down-Regulated 8) dans la région C- terminale des cullines (411). Ce processus, appelé NEDDylation, est nécessaire à l’activité des complexes CRL en modulant leur conformation spatiale et le recrutement des enzymes E2 (412, 413). De manière intéressante, l’inhibition de l’enzyme d’activation de la NEDDylation par une petite molécule, appelée MLN-4924, induit une inhibition des complexes CRL (414). Il s’agit d’une stratégie utilisée pour étudier les substrats de ces complexes à grande échelle (281).

Il existe aussi des cas d’inhibition chimique directe des complexes CRL. Un exemple récent de la littérature est la thalidomide, une molécule sédative prescrite aux femmes enceintes dans les années 1950 et induisant des effets tératogènes (415). Il a récemment été démontré que ses effets sur l’embryogenèse étaient dus à l’inhibition du complexe CRL4CRBN

(416). De manière intéressante, la thalidomide semble être un modulateur sélectif de la fonction des complexes CRL4CRBN_{, diminuant l’affinité pour certains substrats et augmentant}

l’affinité du complexe pour d’autres (417).

De par le nombre élevé de complexes CRL existants, il n’est pas surprenant de constater que leur fonction est nécessaire à de nombreux processus cellulaires importants. Ainsi, une étude à l’échelle du protéome des substrats des complexes CRL indique que ces derniers sont impliqués dans une grande diversité de fonctions, mais aussi que les substrats

régulés par plusieurs complexes CRL distincts sont souvent des gènes qualifiés d’essentiels (279, 281).