Involvement of the E3 ubiquitin ligase TRIP12 in chromatin organization
Implication de l'E3 ubiquitine ligase TRIP12 dans l'organisation de la chromatine
Résumé
TRIP12 is a nuclear HECT-type E3 ubiquitin ligase that is overexpressed in numerous cancers. TRIP12 is involved in several nuclear functions via its catalytic domain HECT. Indeed, TRIP12 is implicated in pancreatic carcinogenesis by controlling the stability of PTF1a, an essential transcription factor for pancreatic homeostasis. TRIP12 regulates the chromatin remodeling complexes SWI/SNF and PRC1 by inducing the degradation of BAF57 and ASXL1, respectively. It is also involved in DNA damage repair by targeting RNF168 and parPARP1. Recently, we identified in the N-terminal extremity of TRIP12 an intrinsically disordered region (IDR) that is responsible for TRIP12 interaction with the chromatin. However, the consequences of TRIP12 overexpression observed in cancers on chromatin homeostasis and the involvement of its IDR in this process remain largely unknown. Thus, my PhD objectives were to characterize TRIP12 role on chromatin organization and to determine the consequences of TRIP12/chromatin interaction on nuclear processes such as DNA damage repair. To this aim, I established TRIP12 proxisome in which I identified 327 statistically enriched proteins, among them, already known substrates such ASXL1 or BAF57. Functional network analysis revealed that TRIP12 partners are massively involved in chromatin organization and histone modifications which are in favor of a TRIP12 role on these functions. Using high-resolution microscopy, I demonstrated that TRIP12 overexpression modifies chromatin organization by inducing heterochromatin condensates through its IDR and independently of its catalytic activity. These condensates are dynamic, reversible and governed by polymer-polymer phase separation. In parallel, I measured the functional consequences of TRIP12 induced-chromatin condensates on biological processes such as genome accessibility and DNA damage response. I highlighted an important decrease in genome accessibility after TRIP12 overexpression. Besides, it is well known that chromatin compaction is an important parameter in DNA damage repair efficacy. Interestingly, I observed a drastic inhibition of MDC1 foci formation in TRIP12-transfected cells and this independently of its catalytic activity. This inhibition affects downstream effectors of MDC1 such as 53BP1 and BRCA1 by inhibiting their foci formation. Altogether, my results reveal a new dynamic role of TRIP12 on chromatin homeostasis by inducing chromatin condensates. TRIP12 IDR is responsible of this chromatin condensates formation. Such condensates alter major biological processes such as DNA damage repair. Therefore, TRIP12 overexpression could dramatically modify the genome organization/expression of cancer cells and sensitize them to DNA damage-inducing chemotherapies.
TRIP12 est une E3 ubiquitine ligase nucléaire de type HECT qui est surexprimée dans de nombreux cancers. TRIP12 est impliquée dans plusieurs fonctions nucléaires via son domaine catalytique HECT. En effet, elle joue un rôle dans la carcinogénèse pancréatique en contrôlant la stabilité de PTF1a, un facteur de transcription essentiel pour l'homéostasie pancréatique. TRIP12 régule les complexes de remodelage de la chromatine SWI/SNF et PRC1 en induisant respectivement la dégradation de BAF57 et ASXL1. De plus, TRIP12 est impliquée dans les mécanismes de réparation des dommages à l'ADN en ciblant RNF168 et (par)PARP1. Récemment, nous avons identifié dans l'extrémité N-terminale de TRIP12, une région intrinsèquement désordonnée (IDR) qui lui permet d'interagir avec la chromatine. Les conséquences d'une surexpression de TRIP12 observée dans les cancers sur l'homéostasie de la chromatine et l'implication de son IDR dans ce processus sont méconnues. Ainsi, les objectifs de ma thèse étaient de caractériser le rôle de TRIP12 dans l'organisation de la chromatine et déterminer les conséquences de l'interaction TRIP12/chromatine sur des processus nucléaires tels que la réponse aux dommages à l'ADN. Pour cela, j'ai établi le proxisome de TRIP12. J'ai identifié 327 protéines statistiquement enrichies à proximité de TRIP12 dont des substrats déjà connus tels que ASXL1 et BAF57. Via des analyses de réseaux protéiques, j'ai constaté que les partenaires de TRIP12 sont majoritairement impliqués dans l'organisation de la chromatine et les modifications des histones suggérant un rôle de TRIP12 dans ces fonctions. Par des approches de microscopie à haute résolution, j'ai démontré que la surexpression de TRIP12 modifie l'organisation de la chromatine en formant de condensats d'hétérochromatine grâce à son domaine IDR et indépendamment de son activité catalytique. Ces condensats sont dynamiques, réversibles et sont contrôlés par une séparation de phase de type polymère-polymère. En parallèle, j'ai étudié les conséquences fonctionnelles de ces condensats de chromatine sur, entre autre, l'accessibilité du génome et les mécanismes de réparation de l'ADN. J'ai mis en évidence une importante diminution de l'accessibilité globale du génome suite à la surexpression de l'IDR de TRIP12. Par ailleurs, il est connu que le niveau de compaction affecte l'efficacité de mécanismes de réparation de l'ADN. J'ai observé une diminution drastique de la formation des foyers MDC1 après irradiation dans des cellules surexprimant TRIP12 et ce indépendamment de son activité catalytique. Cette inhibition affecte les effecteurs en aval de MDC1 tels que les protéines 53BP1 et BRCA1 en empêchant également la formation de foyers. L'ensemble de mes résultats révèle ainsi un nouveau rôle dynamique de TRIP12 dans l'homéostasie de la chromatine en induisant la formation de condensats. Le domaine IDR de TRIP12 est responsable de la formation de ces condensats. Ces derniers altèrent des processus biologiques majeurs tel que la réparation des dommages à l'ADN. La surexpression de TRIP12 pourrait drastiquement modifier l'organisation et l'expression du génome de cellules cancéreuses ainsi qu'augmenter leur sensibilité aux chimiothérapies.
Origine : Version validée par le jury (STAR)