Inhibition de kinases

rPEBP1 est un inhibiteur efficace de plusieurs kinases intervenant dans diverses voies de transduction du signal : Raf-1, GRK2 (27), ainsi que les kinases TAK-1, NIK, IKKĮ, et IKKȕ de la voie NFțB (28). La protéine porte d’ailleurs le nom de Raf Kinase Inhibitor Protein (RKIP) (8).

Des travaux publiés au cours des 12 dernières années ont montré que PEBP1 est impliquée dans 3 voies fondamentales de transduction du signal : la voie Raf/MEK/ERK, la voie NFțB et la voie de transduction médiée par les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs). Les voies Raf/MEK/ERK et NFțB sont des voies de transduction type MAP kinase (MAPK). Les voies MAP kinases sont constituées de 3 modules séquentiels de kinases. La MAPK kinase kinase est capable de phosphoryler et d’activer la MAPK kinase, qui à son tour phosphoryle et active la MAPK.

2.1. Inhibition de la voie des MAP kinases Raf/MEK/ERK

Figure 7 : Inhibition de la voie Raf/MEK/ERK par la PEBP PEBP

Récepteur tyrosine kinase

RAS

MEK RAF

ERK

Aurora B

membrane noyau

Inhibition Interférence

GDP GTP

La voie Raf/MEK/ERK est essentielle pour la prolifération cellulaire, la différentiation, l’apoptose, la survie et la migration cellulaire (29). Sa dérégulation peut contribuer à de nombreuses maladies humaines comme le cancer (30, 31) et des problèmes lors du développement (32).

Des signaux extracellulaires tels que des facteurs de croissance sont capables d‘activer une cascade de réactions en se fixant à des récepteurs transmembranaires à activité tyrosine kinase, les TRK. Après phosphorylation de la tyrosine, les récepteurs vont entraîner une activation de la protéine GTPase Ras qui va ensuite déclencher la cascade de phosphorylations de la voie MAPK. Ras va phosphoryler et activer la kinase Raf qui va elle- même phosphoryler et activer la kinase MEK qui va à son tour phosphoryler et activer la kinase ERK (Figure 7). Raf, MEK et ERK sont toutes des sérine/thréonine kinases, et sont de type MAPKKK, MAPKK et MAPK, respectivement. Sur toutes les protéines capables de se lier à Raf-1, seule la protéine PEBP (1, 2 ou 4) est connue pour inhiber la cascade de phosphorylation. Le premier rôle de PEBP1 dans la signalisation cellulaire a été identifié par double hybride chez le rat lors d’un criblage de molécules ayant la capacité de se lier à Raf-1 (8). La liaison de PEBP1 à Raf-1 inhibe directement l’activation de Raf-1 en bloquant la phosphorylation de ses 2 sites d’activation clés (Ser 338 et Tyr 341). Cela entraîne la dissociation du complexe Raf-1/MEK. La voie MAPK se retrouve bloquée (33). PEBP1 se lie aussi à MEK-1 et faiblement à ERK-2. PEBP1 ne peut se lier à Raf-1 et MEK simultanément et la liaison à l’un des deux partenaires est suffisante pour entraîner une inhibition de la cascade de phosphorylation. En inhibant différentes kinases de la voie, PEBP1 amplifie l’effet inhibiteur sur la cascade de kinases(34). PEBP1 ne se lie pas à Ras, et ne possède pas elle- même d’activité kinase.

Aurora B est une kinase localisée à l’intérieur des centromères en prométaphase, qui répare les erreurs de connection des chromosomes au fuseau dans le but d’assurer une bonne ségrégation durant l’anaphase. Plus récemment, Eves et al. (2006) ont démontré sur des cellules humaines et de rat que PEBP1 influence indirectement la kinase Aurora B et les contrôles du fuseau mitotique (35). La présence de PEBP1 phosphorylée au niveau des centrosomes et des kinétochores laisse penser que la protéine pourrait jouer un rôle durant la mitose. De plus, la déplétion de PEBP1 ou l'hyperactivation de Raf-1 augmente la vitesse du

en réponse à une diminution de PEBP1 engendre une hyperactivation de la voie MAPK. Le mécanisme d'action sur Aurora B n’est pas clair car Aurora B n’est pas un substrat direct. La régulation du fuseau mitotique et de la stabilité du génome par la protéine via la cascade Raf/MEK/ERK représente un mécanisme qui pourrait expliquer en partie son rôle dans la progression métastatique de tumeurs.

L’activité de PEBP1 n’est pas limitée à une seule voie de signalisation, elle régule également la voie NF-țB.

2.2. Inhibition de la voie NF-țB

PEBP1 inhibe chez le rat la voie de transduction du signal qui permet l’activation de la transcription du facteur NF-țB en réponse à une stimulation de TNFĮ ou d’interleukines 1 IL- 1, des cytokines pro-inflammatoires (28).

Figure 8: Inhibition de la voie NF-țB par la PEBP PEBP

NFțB

IL-1 TNFĮ

TAK1 NIK

noyau

IKKȕ IKKĮ

IKȕ NFțB dégradation

+ Inhibition

Interférence

IKȕ NFțB

Cette voie contrôle l’activation de récepteurs immunitaires et de cytokines (36). La famille nucléaire NFțB de facteurs de transcription joue un rôle critique dans la coordination de l’expression de gènes contrôlant la réponse immunitaire et les réponses au stress (36, 37). La modulation du niveau d’expression de PEBP1 affecte la voie NF-țB indépendamment de la voie Raf/MEK/ERK. Des analyses d’épistasie génétique impliquant l’expression ectopique de kinases jouant sur la voie NF-țB ont indiqué que PEBP1 agit en amont du complexe de kinases (IKKȕ-IKKĮ), complexe induisant la phosphorylation et l’inactivation de l’inhibiteur de NF-țB (IKȕ). Des expériences in vitro sur les kinases ont montré que PEBP1 inhibe l’activité de la kinase IKK induite par TNF-Į. rPEBP1 interagit physiquement avec 4 kinases de la voie NF-țB : TGF ȕ activated kinase (TAK1), NF-țB inducing kinase (NIK), IKKĮ and IKKȕ (28). Cette voie a été proposée (mais non prouvée) comme médiant les effets anti-invasifs de hPEBP1.

2.3. Inhibition de la voie des récepteurs couplés aux protéines G

Figure 9: Inhibition de la voie des récepteurs couplés aux protéines G par la PEBP DAG+IP3 PIP2

GDP GTP ȕ Į

PLC Ȗ

RCPG

PEBP

P

PEBP

PKC

GRK2

noyau Inhibition

Interférence

PEBP1 peut moduler une autre voie de transduction du signal initié par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Ces récepteurs contrôlent des processus de régulation biologique essentiels tels que la régulation de la neurotransmission, de la libération d’hormones et d’enzymes, de l’inflammation et de la pression sanguine. À l’état inactif, la protéine G comprend les trois sous-unités GĮ, Gȕ et GȖ. L’activation du récepteur RCPG par son agoniste, se traduit par des modifications structurales qui favorisent le couplage du récepteur à la protéine G. Il en résulte une diminution de l’affinité de la sous-unité GĮ pour le GDP, qu’elle expulse, et un GTP vient prendre sa place. La conséquence majeure de l’échange GDP/GTP semble être une dissociation du complexe hétérotrimérique : GĮ-GTP et le complexe GȕȖ (38). Les sous-unités dissociées activent alors différents effecteurs spécifiques : adénylate cyclase (AC), phospholipase C (PLC)… (39). La PLC, une fois activée par la sous-unité GĮ, clive le phosphatidyl-inositol-4,5-diphosphate (PIP2) en inositol- triphosphate (IP3) et en diacylglycérol (DAG). Ces deux second-messagers agissent à leur tour comme des effecteurs, le DAG active notamment la protéine kinase C (PKC).

La voie RCPG est contrôlée par une inhibition en boucle de rétrocontrôle (feedback). GRK2 est un inhibiteur qui phosphoryle les RCPGs actifs et initie leur internalisation (40) ce qui conduit au final à une inhibition de la voie RCPG. Il est intéressant de noter que GRK2 est une cible de PEBP1. Lorsque la rPEBP1 est phosphorylée sur la Sérine 153 par la PKC (16), elle se dissocie de Raf-1, se lie à GRK2 et bloque l’internalisation des récepteurs RCPG en inhibant GRK2, ce qui prolonge la durée de transduction du signal d’activation à travers la membrane (4141, 42).

2.4. Régulation de l’activité de PEBP1 par phosphorylation

La PKC phosphoryle des protéines cibles qui contrôlent la croissance, la différenciation et la transcription. La PKC phosphoryle la PEBP1 sur sa Sérine 153 (16) et régule ainsi finement l’activité de cette protéine, qui, sous forme non-phosphorylée inhibe la voie Raf/MEK/ERK et sous forme phosphorylée, lève l’inhibition de la voie RCPG. PEBP1 pourrait être un senseur environnemental qui bascule d’une régulation à une autre. Elle pourrait maintenir le système dans un état d’équilibre en conditions normales, être capable de répondre à un signal extérieur

et réguler finement négativement ou positivement les voies de signalisation en conditions anormales.

De plus, la forme phosphorylée de PEBP1 a été localisée dans des cellules humaines et de rat dans les régions du centrosome et des kinétochores de chromosomes prométaphasiques, et pourrait être impliquée dans la régulation de protéines du fuseau mitotique et du mouvement lors du cycle cellulaire (35).

Figure 10: récapitulatif des activités cellulaires de PEBP1