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LA REGULATION DU CYCLE CELLULAIRE LES INHIBITEURS

LA REGULATION DU CYCLE CELLULAIRE LES INHIBITEURS EXEMPLE : les protéines codées par le locus ink4a/arf par Anne di Tommaso et Dr Véronique Ladevèze. Ce cours est de niveau master (Bac+4/5),

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LA REGULATION DU CYCLE CELLULAIRE LES INHIBITEURS

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Presentation Transcript

  1. LA REGULATION DU CYCLE CELLULAIRE LES INHIBITEURS EXEMPLE : les protéines codées par le locus ink4a/arf par Anne di Tommaso et Dr Véronique Ladevèze

  2. Ce cours est de niveau master (Bac+4/5), Les diapositives sont soit des « informations textes », soit des figures. Les figures sont expliquées précédemment dans les informations textes. Les 36 diapositives permettent d’expliquer la transcription alternative, le rôle des 2 protéines obtenues à partir du locus ink4a/arf. Les publications sont notées par ordre alphabétique dans la dernière diapositive et nous pouvons être contactées sans problème si il y a besoin par mel.

  3. Introduction générale • Régulation de l’expression génique chez les eucaryotes : • de l’activation de la structure des gènes : gènes actifs déméthylés • de l’initiation de la transcription : facteurs de transcription, séquences régulatrices (enhancers et silencers) • de la maturation du transcrit :épissage • du transport de l’ARN messager vers le cytoplasme • de la traduction de l’ARN messager  La plus courante : la transcription

  4. Cas particulier : la transcription alternative Cas unique chez les eucaryotes supérieurs : le locus ink4a/arf 1- présentation du locus 2- p16ink4a 3- ARF (p14arf ou p19arf) 4- autres intervenants 5- altération spécifique du locus ink4a/arf aboutissant à des tumeurs 6- conclusion

  5. Le locus ink4a/arf comprend une organisation très rare dans un génome eucaryote. En effet, ce locus présente deux gènes chevauchants, ce qui permet l’expression de 2 protéines différentes. Le premier produit découvert de ce gène a été p16ink4a. Cette protéine est codée par les exons 1, 2 et 3. Puis en 1993 un produit alternatif est mis en évidence : ARF obtenu après fusion des exons 1 et 2. Les exons 1 et 1 sont exclusifs et chacun possède un promoteur spécifique. Les deux messagers n’utilisent pas le même cadre de lecture et par conséquent les deux protéines ont des séquences totalement différentes (Quelle et al. 1995). Ces deux messagers sont obtenus par transcription alternative.

  6. ATG p16 * * ARF ATG Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Zhang et Xiong 1999 arf : alternative reading frame

  7. AUG *** ARNm P16 AUG *** ARNm ARF E1ß E1 E2 E3

  8. LES DIFFERENTS INTERVENANTS : - cycline : protéine complexante, ainsi appelée parce que leur taux varie lors du cycle cellulaire, - CDK : serine/threonine Kinase Dépendantes des Cyclines - ink4 : inhibiteur des kinases de la famille des CDK4 - p53 : protéine ubiquitaire, transactivateur des gènes lors d’un stress cellulaire, ce qui induit par cascades, soit l’arrêt du cycle cellulaire, soit l’apoptose - MDM2: mouse double mouse - pRB : proteine rétinoblastome - E2F : facteur d’initiation de la transcription - p21: cible transcriptionnelle de p53, a un effet pro-apoptotique

  9. 9 differentes CDKs et 15 différentes cyclines dans les cellules de mammifères, - 3 cyclines de type D (D1, D2 et D3) interagissent avec CDK4 et CDK6  progression du cycle cellulaire : passage G1 à S - cyclines A et B interagissent avec CDK1  progression du cycle cellulaire : passage de G2 à M

  10. La protéine p16 suppresseur de tumeurs inhibe le cycle cellulaire au niveau du point de contrôle G1 S

  11. cycB cdc2 cdc2 cycA p21cip1 p18INK4c p15INK4b cp p16INK4a cycD cdk6 M G2 cycD cdk4 p19INK4d G1 cycD cdk2 S p27kip1 cdk2 cycA cycE cdk3 cp p21cip1 cycE cdk2

  12. P P P P P P P PP PP PP PP PP PP PP P P P P P P P VOIE DE P16 via pRB P16 Cdk4/6 cycD Gènes codants pour des protéines nécessaires à l’entrée en phase S pRB E2f E2F DNA

  13. La protéine ARF (p19arf chez la souris, p14arf chez l’homme) suppresseur de tumeurs inhibe le cycle cellulaire au niveau du point de contrôle G2 M

  14. Exon 1 β Exon 2 1 132 13 80 1 101 RR R MVRRFLVTLRI PRRGAQLRRPRHSHPTRA RCP d'après Rizos et al . (2000)

  15. MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 MDM2 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 P53 Protéasome ARF ARF MDM2 ARF Inhibition du cycle cellulaire ? Inhibition du cycle cellulaire P53 MDM2 nucléole NOYAU CYTOPLASME

  16. Le protéasome : complexe multiprotéique, constitué de protéases forme cylindrique détruit protéine lorsqu’elle est liée à l’ubiquitine

  17. Les protéines codées par le locus ink4a/arf régulent les anti-oncogènes pRb et p53 ADN ARF Ubiquitine ligase inhibée ink4a p53 ARF p16ink4a Cdk6 Activation de p53 pRb Mdm2 Mdm2 Pi Pi Inhibition de l’inactivation de pRb Arrêt en G2 - - - Cdk4 Arrêt en G1 Transcription alternative

  18. CDK6/4 CYCD E2F P16 RB ARF MDM2 P53 LES ACTIONS DE P16 ET ARF NE SONT PAS INDEPENDANTES

  19. Autres intervenants Topoisomérase1 : ARF s’associe à la topoisomérase et stimule son activité. Localisation du complexe dans les granules. Pex19p : interaction de Pex19p avec ARF engendrant la relocalisation de ARF dans le cytoplasme. Spinophiline : interaction avec ARF, nouvelle voie dans la régulation du cycle cellulaire. HIF-1α Autres intervenants possibles ?

  20. ARF et SUMO-1 : Xirodimas et al. (2002) p14arf • Sequestre HDM2 dans le nucléole • Rôle Navette HDM2 disparaît • P53 non dégradé • Cycle cellulaire inhibé • Stabilise HDM2-SUMO-1 (small ubiquitine modifier) • HDM2 non dégradé par protéasome • Complexe binaire active dégradation de p53 • Cycle cellulaire activé

  21. ALTERATIONS SPECIFIQUES DU LOCUS ink4a/arf aboutissant à des tumeurs - la région chromosomique 9p21 est connue depuis une dizaine d’années comme cible touchée dans des cellules tumorales - de nombreuses altérations sont associées à des familles de mélanomes (mutations faux-sens, non sens)

  22. Changement AA modifié Familles p16 de nucléotide g>c -33 in 5 ’UTR 2 ins24bp add8AA 4 delC W15+9AA 1 TGG>TAG W15ter 1 CTG>CCG L16P 1 ins6bp Add T19A20 1 GGT>GAT G23D 1 CGG>CCG R24P 4 delG R29>22AA 1 CTG>CCG L32P 1 GGG>GCG G35A 2 CCG>CTG P48L 1 Liste non exhaustive .....

  23. Changement AA modifié Familles ARF de nucléotide ATG>ATC M531 7 AGC>ATC S561 1 del58 G55 to +1 70AA 1 GCC>GTC A57V 1 CCGA>TTGA R58ter 1 GTG>GGG V59G 1 CTG>CCG L62P 1 GCG>TTG A68L 1 AAC>AGC N71S 1 AAC>AAA N71K 1 del 19 bp A73 to +1 65AA Founder del 14bp R80 to C100 ARF 3 Liste non exhaustive .....

  24. INCIDENCE DES DELETIONS ET MUTATIONS HOMOZYGOTES DU LOCUS ink4a/arf dans des cancers primaires Exemple les plus caractéristiques Type de cancer Del % Mut % A- Tumeurs liquides T-all 216/373 57.9 9/128 7 B- Tumeurs solides pancréas 26/126 20.6 35/128 27.3

  25. CONCLUSIONS IMPORTANCE DU LOCUS ink4a/arf dans la régulation du cycle cellulaire et donc dans les mécanismes de cancérisation

  26. LABORATOIRE DE GENETIQUE CELLULAIRE ET MOLECULAIRE CHU de Poitiers, Université de Poitiers, TEL : 33 5 49 45 49 77 FAX : 33 5 49 45 49 72 Email : veronique.ladeveze@univ-poitiers.fr Email : anne.di_tommaso@club-internet.fr

  27. BIBLIOGRAPHIE 1. Bates S, Phillips AC, Clark PA, Stott F, Peters G, Ludwig RL, Vousden KH. (1998). p14ARF links the tumour suppressors RB and p53. Nature. 10, 395 :124-5.  2.     Di Tommaso A, Soler C, Roos C, Kitzis A. and Ladeveze V, The ink4a/arf locus evolution in primates : characterization of three ARF sequences. En révision.  3.     Eymin B, Karayan L, Séité P, Brambilla C, Brambilla E, Larsen C.J, Garrezi S. (2001) Human ARF binds E2F1 and inhibits its transcriptional activity. Oncogene. 20 : 1033-1041.   4.     Fatyol K, Szalay AA. (2001) The p14ARF tumor suppressor protein facilitates nucleolar sequestration of hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha ) and inhibits HIF-1-mediated transcription. J Biol Chem 276:28421-9 5.    Kamijo T, Zindy F, Roussel MF, Quelle DE, Downing JR, Ashmun RA, Grosveld G, Sherr CJ. (1997). Tumor suppression at the mouse Ink4a locus mediated by the alternative reading frame product p19ARF. Cell. 91 : 649-659.  6.     Kamijo T, Weber JD, Zambetti G, Zindy F, Roussel MF, Sherr CJ (1998). Functional and physical interactions of the ARF tumor suppressor with p53 and Mdm2. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 : 8292-8297.  7.     Karayan L, Riou J.F, Séité P, Migeon J, Cantereau A, Larsen C.J.(2001) Human ARF protein interacts with Topoisomerase I and stimulates its activity. Oncogene. 20 : 836-848. Korgaonkar C., Zhao L., Modestou M., Quelle DE. (2002) ARF Function does not require p53 stabilization or Mdm2 relocalization. Molecular and Cellular Biology 22 : 196-206  9.     Lohrum MA, Ashcroft M, Kubbutat MH, Vousden KH. (2000) Contribution of two independent MDM2-binding domains in p14(ARF) to p53 stabilization. Curr Biol.4, 10 (9) : 539-542.  10.   Palmero I, Pantoja C, Serrano M. (1998). p19ARF links the tumour suppressor p53 to Ras. Nature. 395 : 125-126.  11.  Pomerantz J, Schreiber-Argus N, Liegeois NJ, Silverman A, Alland L, Chin L, Potes J, Chen K, Orlow I, Lee HW, Cordon-Cardo C, DePinho RA. (1998) The Ink4a tumor suppressor gene product, p19 Arf, interacts with MDM2 and neutralizes MDM2’s inhibition of p53. Cell.92  : 713-723.  12.   Prives C. (1998). Signaling to p53 : breaking the MDM2-p53 circuit. Cell. 95 : 5-8.   13.   Quelle DE, Zindy F, Ashmun RA, Sherr CJ. (1995). Alternative reading frames of the INK4a tumor suppressor gene encode two unrelated proteins capable of inducing cell cycle arrest. Cell. 83 : 993-1000.  14.   Rizos H, Darmanian AP, Mann GJ, Kefford RF. (2000) Two arginine rich domains in the p14ARF tumour suppressor mediate nucleolar localization. Oncogene19: 2978-2985.  15.   Rubin E, Tamrakar S, Ludlow JW. (1998) Protein phosphhatase type 1, the product of the retinoblastoma susceptibility gene, and cell cycle control. Front Biosci. 3 : D1209-1219. 16.   Stott FJ, Bates S, James MC, McConnel BB, StaRborg M, Brookes S, Palmero I, Ryan K, Hara E, Vousden KH, Peters G. (1998). The alternative product from the human CDKN2A locus, p14(ARF), participates in a regulatory feedback loop with p53 and MDM2. EMBO J.17 : 5001-5014  17.   Sugihara T, Kauls SC, Kato JY, Reddel RR, Nomura H, Wadhwa R. (2001) Pex19p Dampens the p19ARF-p53-p21WAF1 Tumor Suppressor Pathway. J. Biol. Chem.276 : 18649-18652. 18.   Tao W et Levine AJ. (1999). P19(ARF) stabilizes p53 by blocking nucleo-cytoplasmic shuttling of Mdm2. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.96 : 6937-6941.  19.   Vivo M, Calogero RA, Sansone F, Calabro V, Parsisi T, Borrelli L, Saviozzi S, La Mantia G. (2001) The Human tumor suppressor arf interacts with spinophilin/neurabin II, a type 1 protein-phosphatase-binding protein. J. Biol. Chem.276 : 14161-14169.   20.   Zhang Y., Xiong Y. et Yarbrought W.G. (1998). ARF promotes MDM2 degradation and stabilizes p53: ARF-INK4a locus deletion impairs both the Rb and p53 tumor suppression pathways Cell. 92 :725-734.

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