Contrôle du trafic intracellulaire de Elk-1 par SUMO SUMO pins Elk-1 in the nucleus

Les facteurs de transcription de la famille TCF (ternary complex factor) sont des acteurs majeurs de l’activation rapide du programme transcriptionnel déclenché en réponse à divers signaux physiologiques [1]. L’activité des trois membres de la famille TCF, Elk-1, SAP-1 et SAP-2/NET/ERP, dépend de leur état de phosphorylation, contrôlé par les mitogen activated protein kinases (MAPK) qui, à la suite de leur induction, sont responsables de la transmission du signal au sein de la cellule et, plus particulièrement, vers le noyau. Les TCF fonctionnent principalement dans le contexte d’un complexe ternaire, dans la plupart des cas avec le facteur de réponse au sérum (SRF, serum response factor) et l’élément de réponse au sérum (SRE, serum response element) situés dans les séquences régulatrices des gènes de réponse précoce [1]. Ce complexe semble être présent dans les promoteurs de façon constitutive in vivo, où le composant TCF, directement phosphorylé par une MAPK, est responsable de l’activation transcriptionnelle très rapide de ces gènes [1]. Récemment, Elk-1 a été décrit comme étant soumis à un deuxième type de modification post-traductionnelle : la conjugaison de SUMO (small ubiquitin-like modifier) au domaine de répression transcriptionnelle [2, 3]. La modification des protéines par SUMO semble avoir plusieurs rôles : elle peut régler certaines interactions protéine-protéine, l’import/export nucléaire, la localisation intracellulaire et la transcription [4]. Dans le cas d’Elk-1, une étude a montré que la modification par SUMO semble nécessaire pour le recrutement de l’histone désacétylase HDAC-2, enzyme qui réprimerait l’expression des gènes cibles par la désacétylation de la chromatine associée [5]. La phosphorylation activatrice d’Elk-1 mènerait, d’une part, à sa « déSUMOylation » et donc à la perte de liaison de l’HDAC-2 et, d’autre part, au recrutement du co-activateur CBP ou p300 [6, 7]. Ce mécanisme pourrait expliquer plusieurs cas de répression de facteurs de transcription liés à leur état de « SUMOylation » [4]. En accord avec son rôle de régulateur transcriptionnel, Elk-1 est localisé dans le noyau des cellules en culture. Deux régions de la protéine contrôlent cette localisation : la région comprise entre les acides aminés 55 et 83, dans la partie carboxyterminale du domaine de liaison à l’ADN de la famille ETS, et la région comprise entre les acides aminés 137 et 157 [8, 9]. Récemment, nous avons montré, en exploitant la technique d’hétérocaryon, qu’Elk-1 fait la navette entre le noyau et le cytoplasme. En fusionnant les cellules HeLa exprimant une version d’Elk-1 fluorescente avec des fibroblastes murins, nous avons observé une quantité croissante de GFP-Elk-1 dans les noyaux des cellules murines en fonction du temps après la fusion [3]. Ces observations traduisent le fait que la protéine Elk-1 est exportée du noyau mais est également rapidement ré-importée, soit dans le noyau d’origine, soit dans le noyau résultant de la fusion cellulaire. De façon intéressante, un mutant d’Elk-1, incapable d’être conjugué à SUMO, fait la navette plus rapidement que la forme sauvage d’Elk-1, et la surexpression stable de SUMO dans les cellules HeLa aboutit à une diminution de la cinétique d’import/export d’Elk-1 sauvage, sans avoir d’effet sur celle de la forme mutante d’Elk-1 (Figure 1). Il semble donc que la conjugaison de SUMO à Elk-1 contrôle sa rétention nucléaire et/ou la cinétique de son import/export. Afin de confirmer l’effet de SUMO sur la localisation d’Elk-1 dans un contexte plus physiologique, nous avons fait appel aux études du groupe de J. Caboche, qui ont montré qu’Elk-1 est localisé à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme des neurones du système nerveux central [9, 10]. Cette localisation cytoplasmique est corrélée à la présence d’une isoforme neuronale …