Identification of novel interaction partners of Ets-1 oncoprotein and study of its regulation by PARP-1 DNA repair enzyme in cancer cells
Identification de nouveaux partenaires protéiques de l'oncoprotéine Ets-1 et étude de sa régulation par l'enzyme de réparation de l'ADN PARP-1 au sein des cellules tumorales
Résumé
Ets-1 is a transcription factor, member of the Ets family, having a well-conserved DNA binding domain which recognizes a core consensus sequence, GGAA/T, present in the promoter of target genes. This factor regulates genes involved in various physiological processes such as development, haematopoiesis, and angiogenesis and in pathological processes notably cancer progression and invasion. Despite the efforts of the scientific community during these past 10 years, few strategies for Ets-1 therapeutic targeting can be apply to clinical medicine. Considering the fact that this transcription factor is a poor prognostic marker for numerous carcinomas, such as breast, lung or colorectal cancers, the finding of a new strategy for targeting its activity in tumours could be a new advance in the fight against cancer. Ets-1 does not act alone on its target promoters but with a wide range of transcriptional co-regulators. Moreover, this factor is a target for many signal transduction pathways. Identifying novel proteins that interact with Ets-1 should permit a better understanding of its regulation networks to develop a strategy for targeting its activity. For this purpose, we used a purification system to identify interacting partners based on the strong affinity between biotin and streptavidin, called streptavidin pull-down. We thereby identified new potentials interaction partners. Among those, we could confirm as Ets-1 partners, DNA repair proteins, such as the DNA-PK complex and PARP-1. The poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) is an enzyme with various roles that catalyses poly(ADP-ribosyl)ation or PARylation. Originally, it was identified as a DNA repair protein. Nevertheless, these past few years, many studies have highlighted its role as a co-regulator in transcription processes. We demonstrated that Ets-1 directly interact with PARP-1 and is PARylated in return. In Ets-1-expressing cancer cells, the catalytic inhibition of PARP-1 caused massive accumulation of this factor and enhanced its transcriptional activity. These results suggest that PARylation is involved in Ets-1 protein stability linked to its proteasomal degradation. Nevertheless, under PARP-1 inhibition, accumulation of Ets-1 is toxic for cancer cells. Indeed, we observed a strong increase in DNA damage that leads to cancer cells death. We assume that an unregulated activity of Ets-1 is harmful to the cellular outcome even more when a DNA repair protein such as PARP-1 is inhibited.These results give new insight into Ets-1 regulation in cancer cells linked to DNA repair proteins. Furthermore, our findings suggest that PARP-1 inhibitors would be useful in a new therapeutic strategy that specifically targets Ets-1-expressing tumours.
Ets-1 est un facteur de transcription, membre de la famille Ets, possédant un domaine de liaison à l’ADN hautement conservé, qui permet de reconnaître un cœur consensus GGAA/T présent dans le promoteur de ses gènes cibles. Ce facteur régule des gènes impliqués dans divers processus physiologiques tels que le développement, l’hématopoïèse et l’angiogenèse ou pathologiques notamment dans la progression et l’invasion tumorale. Malgré les efforts engagés par la communauté scientifique ces dix dernières années, il y a peu de stratégies de ciblage thérapeutique d’Ets-1 qui peuvent être transposées dans un cadre clinique. Compte tenu du fait que ce facteur de transcription est un marqueur de mauvais pronostic pour de nombreux carcinomes, dont entre autres, ceux du sein, des poumons ou encore du colon, la mise en évidence d’une stratégie de ciblage de son activité pro-tumorale pourrait constituer une avancée majeure dans la lutte contre le cancer. Ets-1 n’agit pas seule au niveau de ses promoteurs cibles mais en coopération avec une variété de co-régulateurs transcriptionnels. De plus, ce facteur est ciblé par de nombreuses voies de transduction des signaux cellulaires. L’identification de nouveaux partenaires interagissant avec Ets-1 devrait donc nous permettre de mieux appréhender ses réseaux de régulation afin de mettre au point une stratégie de ciblage de son activité. Dans ce but, nous avons mis en œuvre un système de purification de partenaires basé sur la forte affinité entre la biotine et la streptavidine, appelé « streptavidin pull-down ». Nous avons ainsi identifié de nouveaux partenaires protéiques potentiels. Parmi ceux-ci, nous avons pu confirmer comme partenaires interagissant avec Ets-1, des protéines de réparation de l’ADN tels que le complexe DNA-PK et la PARP-1. La poly(ADP-ribose) polymérase -1 (PARP-1) est une enzyme aux rôles multiples qui catalyse la poly(ADP-ribosyl)ation ou PARylation. Si elle fut identifiée à l’origine comme une protéine de réparation de l’ADN, de nombreux travaux ont montré ces dernières années qu’elle est un co-régulateur majeur des mécanismes de transcription. Nous avons démontré qu’Ets-1 interagit directement avec la PARP-1 et est PARylée par celle-ci. L’utilisation d’inhibiteurs catalytiques de la PARP-1 sur des cellules de lignées cancéreuses, exprimant Ets-1, a pour conséquences l’accumulation massive de ce facteur et une augmentation de son activité transcriptionnelle. Ceci suggère une implication de la PARylation dans la stabilité d’Ets-1 en lien avec sa dégradation par le protéasome. Cependant, sous inhibition de la PARP-1, l’accumulation d’Ets-1 est toxique pour la cellule cancéreuse. En effet, nous avons observé une forte augmentation des dommages à l’ADN qui corrèle avec la mort des cellules tumorales. Nous supposons qu’une activité non régulée d’Ets-1 est néfaste pour le devenir cellulaire d’autant plus quand une enzyme de réparation de l’ADN comme la PARP-1 est inhibée.Ces résultats mettent en évidence un nouveau mécanisme de régulation d’Ets-1 au sein des cellules cancéreuses en liaison avec les protéines de réparation de l’ADN. De plus, l’utilisation d’inhibiteurs de la PARP-1 pourrait constituer une nouvelle stratégie afin de cibler spécifiquement les tumeurs exprimant Ets-1.
Origine : Version validée par le jury (STAR)