Élucidation des déterminants structuraux impliqués dans la reconnaissance moléculaire entre MXD1 et MAX et la liaison à l'ADN

Abstract

Les facteurs de transcription du réseau c-Myc/Max/Mxd assurent le contrôle de la transcription de plus de 1600 gènes. L'hétérodimérisation compétitive entre les membres du réseau et la protéine Max permet des réponses cellulaires opposées. En effet, le complexe c-Myc/Max est associé à l'activation de la transcription de gènes sous l'influence de promoteurs contenant des sites E-Box, pendant que les complexes Mxd/Max permettent l'inhibition de la transcription à ces mêmes promoteurs. Cependant, l'activité oncogénique associée à la surexpression de c-Myc dans plusieurs cancers semble être assurée par l'inhibition de la transcription de gènes cytostatiques causée par l'association de Miz-1 au complexe c-Myc/Max. De manière encourageante, la réintroduction de Mxdl permet de réduire la prolifération et la croissance cellulaire et constitue une avenue thérapeutique intéressante. Cette thèse rapporte l'élucidation de l'identité de résidus spécifiques impliqués dans la reconnaissance moléculaire de Mxdl et de Max et la détermination de la structure hétérodimérique minimale requise afin de permettre une liaison stable à l'ADN. La reconnaissance moléculaire est dictée par des déterminants structuraux spécifiques contenus dans les régions HLH et LZ. L'hétérodimérisation spécifique nécessite 2 étapes essentielles : 1) la déstabilisation des homodimères, assurée par des répulsions électrostatiques à l'interface de dimérisation des 2 domaines, et 2) l'hétérodimérisation avec Max. Dans notre premier article, nous avons confirmé que l'unique résidu acide D112a, situé à l'interface de dimérisation du LZ, prévient la formation des homodimères. Nous avons démontré que le retrait de la charge acide par la mutation D112N ou par l'abaissement du pH permettait d'augmenter de façon équivalente la population homodimérique. De plus, nos résultats démontrent que l'augmentation de l'homodimérisation du LZ et/ou de la région HLH obtenue par la mutation D112N soutient efficacement la liaison à un site E-Box. Le deuxième article a permis l'identification des résidus impliqués dans l'hétérodimérisation spécifique des régions b-HLH-LZ des protéines Mxdl et Max. L'augmentation de l'hydrophobicité de l'interface dimérique de la protéine Max par les mutations N78VH81L (VL) avait ultérieurement permis d'augmenter considérablement l'homodimérisation et de stabiliser la liaison à l'ADN. Dans cette optique prometteuse, nous avons augmenté l'hydrophobicité de l'interface dimérisation du LZ de Mxdl par la mutation D112V. Des essais de digestions enzymatiques et de CD ont confirmés l'augmentation de la stabilité du LZ de Mxdl. Cependant, cette mutation permettant d'accroître le taux d'hélices [alpha] ne permet toutefois pas de stabiliser la liaison à l'ADN. Certaines répulsions électrostatiques, possiblement impliquées dans la déstabilisation des homodimères de Mxdl et obtenues par le rapprochement des régions HLH, ont été hypothétiquement identifiées par modélisation moléculaire. Nous avons ensuite utilisé des essais d'hétérodimérisation limites strictement à certaines régions dimériques pour démontrer que les régions HLH hétérodimérisent de manière favorable indépendamment de la présence de LZ homodimériques. Cependant, la liaison à l'ADN nécessite l'hétérodimérisation des régions LZ même si l'interaction des régions HLH est observée en absence d'ADN. L'hétérodimérisation complète des domaines HLH et LZ, essentielle à la liaison de l'ADN par l'hétérodimère, survient uniquement lorsque l'interaction favorable des régions HLH surpasse la stabilité des LZ homodimériques et soutient indirectement la formation des hétérodimères des régions LZ. Nous avons également fait la démonstration que l'hétérodimérisation précède la liaison à l'ADN tel que proposée par d'autres groupes et ne peut être décrite par le mécanisme d'hétérodimérisation empruntant le «monomer pathway» qui correspondrait à la liaison successive de l'ADN par les monomères de Mxdl et de Max avant l'hétérodimérisation.