Implication of lysine acetyltransferases in the alternative lengthening of telomeres
Implication des lysines acétyl transférases dans les mécanismes ALTernatifs de maintenance des télomères
Résumé
Some cancer cells can use a telomerase-independent mechanism, known as alternative lengthening of telomeres (ALT), to elongate their telomeres. ALT cells present unusual characteristics: extremely long and heterogeneous telomeres that colocalize with PML bodies to form nuclear structures called ALT-associated PML Bodies (APB), and high frequency of exchange events between sisters chromatid telomere referred to as Telomeric Sister Chromatid Exchange (T-SCE). Although it is agreed that homologous recombination is the key mechanism allowing the maintenance of the telomeres of ALT cells, the molecular actors involved are not yet known. We identified new actors potentially involved in the ALT mechanism: general control non-derepressible 5 (GCN5) and P300/CBP-associated factor (PCAF). Although they represent transcription factors, they can also acetylate non-histone proteins. They are mutually exclusive subunits in SAGA-like complexes. Here, we reveal that down regulation of GCN5 and PCAF had differential effects on some phenotypic characteristics of ALT cells. While GCN5 knockdown increased T-SCE and telomere instability, PCAF knockdown decreased T-SCE, APBs formation and telomere instability. GCN5 and PCAF knockdowns had thus differential effects on ALT, up-regulating it or down-regulating it respectively. Our results suggest that in ALT cells GCN5 is present at telomeres and opposes telomere recombination and does not affect the formation of APBs, unlike PCAF which may indirectly favour them and stimulate the APB formation. Then we evaluate the mechanisms by which PCAF and GCN5 contribute to the maintenance of telomeres in ALT cells. We have proposed that the participation of these two proteins should involve regulating the turnover of the telomeric protein TRF1 via USP22, a deubiquitinase identified for the first time as a component of APBs. In addition, the interest of targeting lysine acetyl transferase activities in ALT cells to oppose the maintenance of telomeres was subsequently tested in vitro using inhibitors alone or combined to irradiation. We have shown that ALT cells are particularly sensitive to the inhibition of acetyltransferases activities using Anacardic Acid (AA). AA treatment recapitulates the effect of PCAF knockdown on several ALT features, suggesting that AA decreased the ALT mechanism through the inhibition of lysine transferase activity of PCAF, but not that of GCN5. Furthermore, AA specifically sensitizes human ALT cells to radiation as compared to telomerase-positive cells suggesting that the inhibition of lysine acetyltransferases activity may be used to increase the radiotherapy efficiency against ALT cancers.
Certaines cellules cancéreuses peuvent utiliser un mécanisme indépendant de la télomérase, connu sous le nom ALT (Alternative Lengthening of Telomeres) pour allonger leurs télomères. Les cellules ALT sont caractérisées par des télomères hétérogènes extrêmement longs et d’autres très courts voire indétectables qui co-localisent avec les corps PML pour former des structures nucléaires appelées APB (ALT-associated PML Bodies), et une fréquence élevée d'échange entre les télomères des chromatides sœurs appelées T- SCE (Telomeric Sister Chromatid Exchange). Bien qu'il soit concevable que la recombinaison homologue soit le mécanisme clé pour le maintien des télomères par la voie ALT, les acteurs moléculaires ne sont pas très bien connus. Nous avons identifié de nouveaux régulateurs potentiellement impliqués dans le mécanisme ALT: PCAF (P300/CBP-associated factor) et GCN5 (General Control Non-derepressible 5), deux lysines acétyl transférases homologues. Elles représentent généralement des facteurs de transcription, cependant, elles peuvent aussi acétyler des protéines non histones. Elles sont mutuellement exclusives dans de multiples complexes y compris le complexe SAGA. Nous avons montré que l’inhibition de ces deux protéines induit des effets opposés sur le phénotype ALT. Bien que l’absence de GCN5 augmentait l'instabilité des télomères et la fréquence des T-SCE et, la sous-expression de PCAF diminuait les T-SCE, la formation des APB et l'instabilité des télomères. Nos résultats suggèrent que dans les cellules ALT GCN5 est présent au niveau de l’ADN télomérique il inhibe la recombinaison entre les télomères et n’affecte pas la formation des APB, contrairement à PCAF qui peut indirectement les favoriser et stimuler aussi la formation des APB. Ensuite, nous avons cherché les mécanismes par lesquels PCAF et GCN5 contribuent au maintien des télomères dans les cellules ALT. Nous avons proposé que la participation de ces deux protéines consiste à réguler le turnover de la protéine télomérique TRF1 via USP22, une déubiquitinase identifiée pour la première fois comme un constituant des APB. En outre, l'intérêt de cibler l’activité de ces lysines acétyl transférase dans les cellules ALT a été testé in vitro en utilisant des inhibiteurs seuls ou combinés à l’irradiation. Nous avons montré que les cellules ALT sont particulièrement sensibles à l'inhibition de l'activité lysine acétyl transférase par l'acide anacardique (AA). Le traitement par cette molécule récapitule l'effet de la sous-expression de PCAF sur le phénotype ALT, suggérant que l’AA défavorise le mécanisme ALT en inhibant l'activité lysine acétyl transférase de PCAF, et non pas celle du GCN5. De plus, l'AA sensibilise spécifiquement les cellules ALT humaines à l’irradiation en comparant aux cellules télomérase-positives, prouvant que l'inhibition de l'activité des lysines acétyl transférases peut être un outil pour traiter les cellules ALT en augmentant l'efficacité de la radiothérapie.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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