Caractérisation dynamique et structurale des doigts de zinc 10 à 12 de Miz-1 : impact d’un linker divergeant sur la reconnaissance moléculaire à l’ADN

Abstract

La protéine Miz-1 (ZBTB17) est un facteur de transcription poly-doigts de zinc à domaine BTB/POZ. Cette protéine contient 13 doigts de zinc (ZFs) dont 12 sont en tandem. Elle a comme fonction la régulation transcriptionnelle de gènes cibles par sa liaison aux sites d’initiation de la transcription (TSS). Miz-1 fut d’abord découverte comme étant en mesure d’inhiber l’activation transcriptionnelle causée par l’oncogène c-Myc via une interaction protéine-protéine médiée par le domaine Mid2 (c-Myc interacting domain-2) de Miz-1. Miz-1 est généralement impliquée dans la régulation transcriptionnelle de gènes en lien avec le cycle cellulaire. Plus particulièrement, Miz-1 régule et inhibe la transcription d’inhibiteurs de kinase cycline-dépendant (CDK). Miz-1 participe aussi à la régulation de l’autophagie et à la maturation des cellules T. La séquence consensus de Miz-1 contient 21 paires de bases. Ceci implique qu’au maximum 7 ZFs sont impliqués dans la liaison. Cependant, l’identité du ou des sous-ensemble(s) de ZFs qui participe(nt) à la liaison de cette séquence reste à découvrir. Notre groupe de recherche se penche sur la caractérisation dynamique et structurale des sous-ensembles de ZFs responsables de la reconnaissance de la séquence consensus depuis une décennie. La structure, la dynamique et les propriétés de liaison à l’ADN des ZFs 1 à 10 ont déjà été déterminées par notre groupe de recherche. Collectivement, nos résultats pointent vers un rôle important des ZFs 7-12. Par conséquent, ce mémoire porte sur la caractérisation manquante des ZFs 10 à 12 et la découverte de leur implication dans la liaison de Miz-1 à sa séquence consensus. La structure primaire des ZFs 10 à 12 est particulièrement intéressante et diffère de la structure primaire d’un ZF canonique. En effet, la présence d’une histidine (vs phénylalanine ou tyrosine) en N-terminal du ZF10 et la présence d’un linker de séquence DNIRP (vs TGEKP) entre le ZF 10 et 11 détonnent par rapport au modèle du ZF canonique. En utilisant la résonnance magnétique nucléaire (RMN), l’anisotropie de fluorescence et le dichroïsme circulaire, nous avons caractérisé la dynamique et la structure des ZFs 10-12 et du mutant H563Y. Nous avons aussi déterminé l’affinité des ZFs 10-12 & 10-12 H586Y pour l’ADN consensus et nous avons défini le mode de reconnaissance de 10-12 comme étant segmenté. En fait, le linker non canonique DNIRP segmente la liaison de 10-12 en empêchant le ZF 11 de s’insérer efficacement dans le sillon majeur de l’ADN. L’histidine brise la structure tertiaire du ZF 11 et réoriente les ZFs en tandem. Collectivement ces résultats démontrent l’implication des ZFs 7-12 dans la reconnaissance moléculaire à l’ADN. En caractérisant exhaustivement cette construction, nous avons découvert que cet échange permet aux ZFs de courber l’ADN. In vivo, cette courbure de l’ADN est importante dans la régulation transcriptionnelle de gènes par des éléments distaux du TSS.