Rôle de SUMO dans la voie interféron : identification des protéines SUMOylées en réponse aux interférons – SUMO and IFN

Les différents paralogues de SUMO (SUMO1, SUMO2 ou SUMO3) seront exprimés en stable dans différentes lignées cellulaires humaines. Les effets de SUMO sur le signal de transduction des IFN seront obervés par des études d’immunofluorescence, Western blot et retard sur gel et ceux sur la transcription par RT-PCR quantitative. L’identification des protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN sera réalisée par une nouvelle approche protéomique, méthode que nous avons récemment validée.

Nos avons choisi les cellules dans lesquelles seront exprimées en stable les différents paralogues de SUMO : les cellules humaines HeLa qui proviennent d'un prélèvement d’une patiente atteinte d'un cancer du col de l'utérus et les cellules humaines U373MG dérivées de glioblastomes astrocytaires. Nous ferons aussi les mêmes expériences sur les cellules humaines épithéliales HEK293 dans lesquelles nous avions exprimé les différents paralogues de SUMO mutés qui nous ont permis d’identifier les protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’arsenic (Galisson et al., Mol. Cell Proteomics. 2011:M110.004796). L’analyse des clones exprimant les différents paralogues de SUMO sauvages et la caractérisation des cellules sont en cours.
Nous avons montré que ces trois lignées cellulaires parentales sont sensibles aux interférons de type I, type II et type III en analysant le signal de transduction, l’induction des gènes cibles et les effets anti-prolifératifs. De plus ces cellules sont sensibles à l’infection par différents virus à ARN et à ADN.
Nous avons testé la sensibilité des cellules HeLa et U373MG à l’infection par deux rhabdovirus, le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) et le virus de la rage. Les deux lignées sont sensibles au VSV mais seule la lignée U373MG est sensible au virus de la rage.

Le but de notre projet est d’identifier les protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN et de démontrer que cette modification post-traductionnelle inhibe le signal de transduction de l’IFN aboutissant à une plus faible induction des réponses biologiques telles que l’inhibition de la croissance, l’apoptose ou la défense antivirale. Nos résultats seront d’une grande importance pour la compréhension du mécanisme d’action des IFN et des phénomènes de résistance de certains patients aux traitements par l’IFN. Ils permettront donc une meilleure utilisation de l’IFN en thérapie. L’identification des protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN permettra d’explorer de nouvelles voies.

En cours

Les interferons (IFN) ont été identifiés pour leurs activités antivirales, ils exercent aussi des activités immunomodulatrices anti-prolifératives et apoptotiques. Les IFN sont utilisés dans le traitement de certains cancers, de l’hépatite C et de la sclérose en plaque. Cependant la réponse IFN est limitée et certains patients sont résistants au traitement. Des progrès restent donc à faire pour mieux comprendre le mécanisme d’action des IFN.
Ils sont composés de trois types : I (IFN alpha, IFN béta, IFN oméga, IFN kappa), II (IFN gamma) et III (IFN lambda). Les IFN se fixent sur des récepteurs spécifiques et activent deux voies de signalisation dépendantes des protéines JAK/STAT, aboutissant à l’homo- ou l’hétérodimérisation des STAT, leur translocation vers le noyau et à l’induction de gènes cibles. Les produits de ces gènes sont les médiateurs des effets biologiques des IFN.
Certains facteurs de transcription et produits de gènes induits par l’IFN sont ubiquitinylées, ISGylées ou SUMOylées. Actuellement, la signification biologique de la SUMOylation des protéines dans la régulation cellulaire, la thérapie cancéreuse ou la défense antivirale en réponse à l’IFN est encore inconnue. De plus les effets de l’IFN à court ou à long terme sur la SUMOylation des protéines restent à déterminer.
En conséquence, nous proposons d’étudier le rôle de SUMO dans la régulation de la voie IFN dans le but de mieux comprendre la réponse immune innée.
A ce jour, seulement 8 protéines, connues pour être induites par l’IFN (Stat1, IRF-1, IRF-2, IRF-3, IRF-7, PML, Sp100, p53), ont été décrites dans des cellules transfectées pour être conjuguées à SUMO. Deux d’entre elles sont impliquées dans la synthèse de l’IFN (IRF3 et IRF7), 3 dans la transduction du signal de l’IFN (Stat1, IRF-1 and IRF-2), et 3 sont des protéines associées de façon permanente (PML, Sp100) ou transitoire (p53) aux corps nucléaires PML.
La SUMOylation est généralement associée à la répression de la transcription et elle peut avoir un effet sur l’activité biologique d’une protéine en modifiant sa localisation ou sa capacité à se lier à l’ADN. De plus, SUMO agit comme un signal pour recruter l’E3 ubiquitine ligase, RNF4, ce qui entraîne l’ubiquitylation des poly chaines de SUMO et la dégradation de PML. Ceci suggère que la SUMOylation de régulateurs clés de la voie JAK/STAT ou de la voie PML pourrait donner lieu à des changements importants dans la signalisation de l’IFN et dans les produits des gènes induits par l’IFN.
Récemment, nous avons montré que PML est un régulateur positif du signal de transduction de l’IFN type II et que sa SUMOylation est requise pour cet effet.
Nous souhaitons étudier l’impact de SUMO et de RNF4 : 1-sur la production de l’IFN suite à l’infection par deux virus modèles de la famille des rhabdovirus (VSV et virus de la rage), 2-sur le signal de transduction et l’activation de la transcription en réponse aux IFN de type I et de type II, 3-sur les différentes activités biologiques induites par l’IFN et le pouvoir antiviral de PML. En effet, les souris invalidées pour le gène PML et les cellules PML-/- sont respectivement plus sensibles à l’infection par le VSV et le virus de la rage. De plus, nous avons montré que l’expression de PML confère la résistance au VSV et au virus de la rage. Comme RNF4 stabilise PML, nous déterminerons l’effet de la diminution de l’expression de RNF4 sur la réplication de ces virus aussi bien dans les cellules qui expriment en stable PML que dans les cellules traitées à l’IFN

Nous utiliserons une nouvelle approche protéomique que nous avons validé et qui nous permettra d’identifier des protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN. Nous mesurerons l’état de SUMOylation des protéines dans les cellules traitées à court ou à long terme afin de déterminer si l’IFN induit une redistribution de SUMO. Cette étude devrait permettre de mieux comprendre le rôle de la SUMOylation dans l’action IFN et dans la réponse immune innée.