Projet ANR-15-CE12-0014 – BTG2mRNA : La fonction des protéines BTG dans la prolifération et la différenciation cellulaire, et dans la dégradation des ARN messagers
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Bertrand Séraphin (INSTITUT DE GENETIQUE ET DE BIOLOGIE MOLECULAIRE ET CELLULAIRE)
Montant : 209040.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 36 mois
Résumé : Le contrôle de la dégradation des ARNm est un mécanisme important qui contribue à la régulation de l'expression des gènes. Chez les eucaryotes, l’élimination de la queue poly-A des ARNm constitue l’étape initiale de ce processus. Cette étape a un rôle critique car les ARNm désadénylés ne sont plus traduits et sont, dans les cellules somatiques, engagés vers la dégradation. Parmi les différentes enzymes catalysant la désadénylation, plusieurs groupes dont le nôtre ont montré que l’exoribonucléase CAF1, une sous-unité du complexe CCR4-NOT, joue un rôle majeur dans l’élimination des ARNm, et participe aux voies de dégradation ciblant des ARNm spécifiques. En effet, le mécanisme permettant aux régulateurs de la dégradation des ARNm de déstabiliser l'ARNm et ainsi de participer à la modulation de l'expression des gènes, comme par exemple pour les protéines associées aux miARN, est généralement le recrutement du complexe CCR4-NOT par la région 3' non traduite des transcrits.
Chez les métazoaires, de petites protéines, collectivement nommées BTG/Tob, ont été identifiées comme des partenaires directs de CAF1. Ceci nous a conduit à proposer que ces protéines pourraient jouer un rôle dans la dégradation des ARNm. Nous avons confirmé cette hypothèse en montrant que l'expression de BTG2 stimule la désadénylation d’ARNm rapporteurs et de transcrits endogènes. Des observations similaires ont été obtenues par d'autres pour les protéines Tob. Ces données suggèrent que tous les membres de la famille BTG/Tob stimulent la désadénylation des ARNm. D’autre part, les protéines BTG/Tob présentent des propriétés anti-prolifératives : leur expression dans un grand nombre de lignées réduit la prolifération cellulaire. De plus, l’expression de ces protéines est souvent réduite dans les cellules cancereuses et il existe une corrélation entre leur niveau d’expression, le grade des tumeurs, et la survie des patients. Cependant, le lien entre les caractéristiques biologiques et pathologiques des facteurs BTG/Tob et leur fonction moléculaire dans la stimulation de la désadénylation des ARNm n’a pas encore été clairement établi. Le but ultime de notre projet est de répondre à cette question en déterminant les mécanismes moléculaires par lesquels les protéines BTG/Tob contrôlent la prolifération cellulaire.
Nous concentrerons notre analyse principalement sur la protéine BTG2. En effet, BTG2 est le plus petit des membres de cette famille et aussi l’un des plus étudiés. Son expression est induite rapidement et de façon transitoire par de nombreux stimuli et sa fonction a été impliquée dans plusieurs processus biologiques. Le rôle de BTG2 pendant la formation du système nerveux a été particulièrement étudié puisque son expression est régulée spatio-temporellement au cours de la neurogenèse embryonnaire et adulte. Chez la souris, la surexpression de BTG2 pendant la neurogenèse conduit à une microcéphalie tandis que la délétion de BTG2 conduit à des défauts de différenciation neuronale. L’inactivation du gène BTG2 chez la souris induit aussi des anomalies dans la disposition des vertèbres, indiquant un rôle général de ce facteur dans le développement embryonnaire et la différenciation cellulaire. Lors d’études antérieures, BTG2 a été proposé agir comme un co-facteur de transcription, mais nos résultats suggèrent un rôle important dans le contrôle de la longueur de queues poly-A. Afin de conforter cette hypothèse, nous proposons de combiner nos expertises complémentaires pour déchiffrer les mécanismes moléculaires par lesquels BTG2 stimule la désadénylation des ARNm, y compris au travers de sa régulation par des modifications post-traductionnelles. Nous établirons aussi les liens entre le rôle de BTG2 dans la désadénylation des ARNm et son effet sur la prolifération et la différenciation cellulaires, en particulier lors de la neurogenèse. Au-delà de cette proposition, nos études établiront les bases pour comprendre comment les protéines BTG/Tob contribuent à certaines maladies.