Régulation du facteur de transcription FOXK1 par O-GlcNAcylation : implications dans la différenciation adipocytaire

Abstract

Les modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation, l’OGlcNAcylation et l’ubiquitination jouent des rôles critiques dans la coordination des fonctions protéiques et par conséquent influencent grandement de nombreux processus cellulaires. Il est à noter que ces modifications sont hautement dynamiques et finement regulées. Par exemple, l’ubiquitination peut être réversible via l’action des déubiquitinases comme le suppresseur de tumeurs BAP1. Parmis les gènes codant pour les déubiquitinases, BAP1 est la plus souvent mutée dans le cancer. Des études récentes ont démontré l’importance des dynamiques de modifications post-traductionnelles dans la régulation du complexe BAP1. En plus, BAP1 forme un complexe multi-protéiques contenant plusieurs régulateurs transcriptionnels comme la protéine polycomb OGT et les facteurs de transcription FOXK1 et FOXK2. OGT est une enzyme unique qui catalyze l’ajout d’un groupement O-GlcNAc sur ses substrats afin d’en moduler l’activité enzymatique, les interactions protéines-protéines et leur localisation cellulaire. Cette modification est aussi liée au métabolisme puisque son substrat donneur, l’UDP-GlcNAc, est dérivé de la voie biosynthétique des hexosamines. Parallèlement, FOXK1/2 ont aussi été démontrés comme étant critiques à des processus métaboliques telles que la myogenèse et l’autophagie. Lors de nos études, nous avons identifié FOXK1 comme un nouveau substrat d’OGT. De plus, les niveaux d’O-GlcNAcylation de FOXK1 fluctuent lors de l’entrée/sortie du cycle cellulaire. En outre, nous avons identifié l’importance de FOXK1 dans l’adipogenèse et observé que l’interaction FOXK1/BAP1 est affectée par le métabolisme cellulaire. En résumé, nos études ont révélé l’importance d’OGT dans la régulation de certaines composantes du complexe BAP1, ce qui aidera à la compréhension de l’effet suppresseur de tumeur de BAP1 ainsi que son mécanisme d'action dans différents processus tel que le remodelage de la chromatine.

Post-translational modifications such as phosphorylation, O-GlcNAcylation and ubiquitination play critical roles in coordinating protein function and are therefore involved in diverse cellular processes. Of relevance here, ubiquitination may be removed by deubiquitinases such as the tumour suppressor BAP1, which represents the most mutated deubiquitinase gene in the human genome. Recent studies have revealed that important and dynamic post-translational modifications regulate several functions of the BAP1 complex. Indeed, BAP1 has been shown to form a multi-protein complex with several transcriptional regulators including the polycomb group protein OGT and the transcription factors FOXK1 and FOXK2. OGT is a unique enzyme that catalyzes the addition of an O-GlcNAc moiety to target proteins, which impacts protein function including enzymatic activity, protein-protein interactions and subcellular localization. This modification is also highly linked to cellular metabolism, as the donor substrate for the reaction, UDP-GlcNAc, is derived from the hexosamine biosynthesis pathway. Similarly, FOXK1 and FOXK2 have been shown to be implicated in metabolic processes such as myogenesis and autophagy. During our studies, we identified FOXK1 but not FOXK2 as a novel substrate of OGT. Further, we found that this OGlcNAcylation is modulated during the entry/exit of cell cycle. We also found that FOXK1 is critical for adipogenesis and that the interaction between FOXK1/BAP1 is compromised during nutrient starvation. Thus, our studies have revealed that OGT selectively modulates and regulates components of the BAP1 complex which may impact different cellular processes, notably chromatin remodelling and could help understanding how BAP1 acts as a tumor suppressor.