Caractérisation de SURF2, un régulateur majeur de la particule 5S libre dans la réponse au stress nucléolaire

    Tagnères, Sophie (2023)
Thèse de doctorat
    Type de document
    Thèse de doctorat
    Diffusion
    Accès libre
    Titre
    Caractérisation de SURF2, un régulateur majeur de la particule 5S libre dans la réponse au stress nucléolaire
    Auteur
    Tagnères, Sophie
    Directeur de thèse
    Lebaron, Simon
    Date de soutenance
    2023-11-29
    Établissement de soutenance
    Université de Toulouse
    Université Toulouse III - Paul Sabatier
    École doctorale
    Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
    Structure de recherche
    Unité de biologie Moléculaire, Cellulaire et du Développement (MCD-CBI), UMR 5077
    Discipline
    Biologie Structurale et Fonctionnelle
    Sujet
    Sciences du vivant
    Mots-clés en français
    Particule 5S
    Stress nucléolaire
    p53
    Résumé en français
    La progression tumorale nécessite une forte production de ribosomes afin de répondre aux besoins accrus des cellules cancéreuses en protéine. On observe donc une forte augmentation de la biogénèse des ribosomes dans ces cellules. De ce fait, elles sont particulièrement sensibles à une perturbation de la biogénèse des ribosomes, aussi appelé stress nucléolaire. Celui-ci entraîne, d'une part, une diminution de la production des ribosomes, et d'autre part, une stabilisation du suppresseur de tumeur p53, qui favorise l'arrêt du cycle cellulaire et l'entrée en apoptose. Le facteur principal qui participe à la réponse au stress nucléolaire a été identifié comme étant la particule 5S libre, composée par l'association de l'ARN ribosomique (ARNr) 5S avec les protéines ribosomiques RPL11 et RPL5. Dans des conditions de croissance cellulaire normales, la particule 5S est intégrée dans les sous-unités ribosomiques 60S en cours de maturation, mais en réponse à un stress perturbant la biogénèse des ribosomes, elle est libérée dans le nucléoplasme et s'accumule sous forme libre pour séquestrer Mdm2, un régulateur négatif p53. La stabilisation de p53 qui en résulte est perdue en l'absence de l'un des composants des particules 5S libres. Cette particule joue donc un rôle essentiel dans la régulation de p53, ce qui fait d'elle une cible thérapeutique anticancéreuse majeure. En effet, promouvoir son activité lors d'une thérapie anticancéreuse pourrait potentialiser les effets p53 activés par ces thérapies. Afin de déterminer les mécanismes moléculaires régulant l'activité des particules 5S libres en réponse au stress, nous avons recherché et identifié ses partenaires par immunoprécipitation et par spectrométrie de masse. Cela nous a permis d'identifier un nouveau partenaire de ces particules : la protéine SURF2. Cette protéine n'a jamais été étudiée jusqu'aujourd'hui, et aucune fonction ne lui a été attribuée. Durant ma thèse, réalisé sous la tutelle de Simon Lebaron, au sein de l'équipe "Oncorib" dirigée par Célia-Plisson Chastang au centre de biologie intégrative de Toulouse, j'ai réalisé la caractérisation fonctionnelle de SURF2. Mon travail, réalisé dans une lignée cellulaire U-2 OS, m'a permis de déterminer le rôle de ce facteur dans la régulation l'activité des particules 5S libres. En effet, SURF2 interagit avec les particules 5S libres pour bloquer leur interaction avec MDM2, et ainsi empêcher la stabilisation de p53. Au cours de la caractérisation de SURF2, j'ai déterminé qu'une perte de fonction de SURF2 conduit à une hypersensibilisation des cellules au stress alors que son gain de fonction conduit à une résistance au stress. Ce rôle central de SURF2 dans la régulation de l'activité de la particule 5S passe par une compétition avec MDM2 pour la liaison avec la particule 5S. Aux vues de l'importance de la voie de surveillance nucléolaire dans les cancers, ce rôle central de SURF2 dans la régulation de la réponse à la voie de surveillance nucléolaire le presse comme une potentielle nouvelle cible de chimiothérapie visant à induire une hypersensibilité des cellules aux chimiothérapies.
    Résumé en anglais
    Tumor progression requires high ribosome production to meet the increased protein needs of cancer cells. In these cells, ribosome biogenesis is greatly increased. As a result, they are particularly sensitive to disruption of ribosome biogenesis, also known as nucleolar stress. This leads, on the one hand, to a reduction in ribosome production and, on the other, to stabilization of the tumor suppressor p53, which promotes cell cycle arrest and apoptosis. The main factor involved in the nucleolar stress response was identified as the free 5S particle, composed by the association of 5S ribosomal RNA (rRNA) with the ribosomal proteins RPL11 and RPL5. Under normal cell growth conditions, the 5S particle is integrated into maturing 60S ribosomal subunits, but in response to stress disrupting ribosome biogenesis, it is released into the nucleoplasm and accumulates in free form to sequester Mdm2, a p53 negative regulator. The resulting stabilization of p53 is lost in the absence of one of the free 5S particle components. This particle therefore plays an essential role in p53 regulation, making it a major anti-cancer therapeutic target. Indeed, promoting its activity during anticancer therapy could potentiate the p53 effects activated by these therapies. In order to determine the molecular mechanisms regulating the activity of free 5S particles in response to stress, we researched and identified their partners by immunoprecipitation and mass spectrometry. This enabled us to identify a new partner for these particles: the SURF2 protein. This protein has never been studied before, and no function has been attributed to it. During my thesis, carried out under the supervision of Simon Lebaron within the "Oncorib" team headed by Célia-Plisson Chastang at the centre de biologie intégrative of Toulouse, I carried out the functional characterization of SURF2. My work, carried out in a U-2 OS cell line, enabled me to determine the role of this factor in regulating the activity of free 5S particles. Indeed, SURF2 interacts with free 5S particles to block their interaction with MDM2, thus preventing p53 stabilization. In the course of characterizing SURF2, I determined that loss of function of SURF2 leads to hypersensitization of cells to stress, whereas gain of function leads to stress resistance. This central role of SURF2 in regulating 5S particle activity involves competition with MDM2 for 5S particle binding. In view of the importance of the nucleolar surveillance pathway in cancers, this central role of SURF2 in regulating the response to the nucleolar surveillance pathway presses it as a potential new chemotherapy target aimed at inducing hypersensitivity of cells to chemotherapies.
    Numéro national de thèse
    2023TOU30301
    Date de publication
    2024-04-19T15:17:29

Citation bibliographique

Tagnères, Sophie (2023), Caractérisation de SURF2, un régulateur majeur de la particule 5S libre dans la réponse au stress nucléolaire [Thèse de doctorat]