IRIC – Institut de recherche en immunologie et en cancérologie de l’Université de Montréal

Publié le 20 février 2017

La SUMOylation du protéasome à sa surface externe (gauche) permet son association aux corps nucléaires PML en favorisant sa liaison avec le domaine d’interaction SUMO (SUMO interacting motif, SIM) de la protéine PML, alors que cette liaison est compromise lorsque le domaine SIM est absent (droite).

L’équipe de Pierre Thibault, chercheur principal à l’Institut de recherche en immunologie et en cancérologie (IRIC) et professeur au Département de chimie de l’Université de Montréal, en collaboration avec leurs collègues de l’Université Paris-Descartes ont récemment publié dans le journal Nature Communications une nouvelle approche permettant l’analyse à grande échelle de la SUMOylation des protéines avec une sensibilité et une exhaustivité sans précèdent. La SUMOylation, un phénomène qui consiste en une importante modification de protéines, régule plusieurs processus cellulaires tels que la division cellulaire, le trafic intracellulaire, la dégradation protéique et la sénescence. Le déséquilibre de cette modification peut entraîner la prolifération cellulaire et le développement de tumeurs.

Dans les cellules, l’activité de nombreuses protéines est régulée par des modifications chimiques réversibles. Parmi celles-ci on compte l’ubiquitination et la SUMOylation qui impliquent la modification par des petites protéines appelées dans le premier cas Ubiquitine (Ub) et dans le deuxième cas SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier), à des sites spécifiques sur les protéines cibles. En particulier, Ub agit souvent comme une étiquette qui marque les protéines pour la dégradation par le protéasome, un processus normal et essentiel. En effet, dans la cellule, les protéines sont continuellement renouvelées, ce qui implique des processus permanents de synthèse et de dégradation. Cette dynamique entre synthèse et dégradation assure le contrôle de qualité des protéines et permet à la cellule de s’adapter rapidement aux changements de son environnement.

La nouvelle approche décrite récemment permet d’aller plus en profondeur dans l’analyse de la régulation des protéines modifiées par SUMOylation. Les chercheurs ont découvert que de nombreuses protéines sont modifiées à la fois par la SUMOylation et l’ubiquitination et qu’une interrelation fonctionnelle existe entre ces modifications. En outre, ces travaux ont permis d’expliquer un nouveau mécanisme par lequel le protéasome subit une forte SUMOylation lors d’un stress cellulaire et que cette modification est nécessaire pour son interaction avec les corps nucléaires PML, un organite associé à la dégradation de certaines protéines nucléaires. Cette perturbation de l’interaction entre le protéasome et les corps nucléaires PML peut conduire à la prolifération de cellules leucémiques dans la leucémie promyélocytaire aiguë.

Cette étude récente ouvre de nouvelles voies pour l’identification des substrats protéiques, leurs sites de modifications spécifiques, l’interaction entre la SUMOylation et l’ubiquitination, et leur régulation dans différentes maladies.

La nouvelle approche protéomique développée par l’équipe de Pierre Thibault pour l’étude des protéines modifiées par SUMOylation et Ubiquitination implique la purification de protéines cellulaires, leur digestion en peptides de petite taille et l’immunoprécipitation des peptides SUMOylés et Ubiquitilés. Ces peptides sont ensuite identifiés, séparés par chromatographie et identifiés par spectrométrie de masse.

Étude citée

Frédéric Lamoliatte, Francis McManus, Ghizlane Maarifi, Mounira K. Chelbi-Alix, Pierre Thibault, Uncovering the SUMOylation and ubiquitylation crosstalk in human cells using sequential peptide immunopurification, Nature Communications 2017, 8:14109.