Deciphering the role of PARP-9 in the cellular response to cytokines & genotoxic agents
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Poly(ADP-ribosyl)ation is a post-translational modification mediated by PARPs and corresponds to the addition of more than one molecule of ADP-ribose from NAD+ donor onto acceptor proteins. Poly(ADPribosyl) ation reactions were shown to be critical elements in a broad spectrum of cellular functions including DNA repair, transcription regulation, mitotic segregation and cell death. PARP-1, the founding member of the PARP family, acts as a DNA nick sensor that signals DNA breaks by synthesizing poly(ADP-ribose), which modifies chromatin architecture and recruits DNA repair factors to the damaged site. Among the 17 PARP superfamily members, macroPARPs (PARP-9/BAL1, PARP-14/BAL2/CoaSt6, PARP-15/BAL3) have the singularity to associate to their PARP catalytic region, serveral iterations known as macro domain. Macro domain was initially reported in the histone variant macroH2A and was associated to transciptional silencing and inactivation of X chromosome. PARP-9, as well as its binding partner BBAP, was identified as highly expressed in DLBCL with poor outcome associated to a host immune/inflammatory response. PARP-14 was described as the coactivator of STAT6 in response to IL4 in mouse lymphoid cells. The three macroPARP and BBAP genes map in tandem to human chromosome band 3q21. To get insight these emerging PARPs functions, we first assessed expression patterns of Parp-9 and Parp-14 as well as Bbap by in situ hybridization experiments during embryonic development and in adult mouse. We next evaluated the implication of PARP-9 in JAK-STAT1 pathway in response to IFN!. Finally, because PARP-9 macro domains bind to poly(ADP-ribose), we investigated whether PARP-9 is recruited to DNA damaged site where poly(ADP-ribose) is massively synthesized by PARP-1. Our work demonstrates a differential expression of macroPARPs in lymphoid organs, mainly in the thymus and provides new knowledge about cellular pathways involving PARP-9. We demonstrate an alteration in JAK-STAT1 ability to drive the transcription of some IFN!-responsive genes in the absence of PARP-9. In addition, we reveal that PARP-9 is recruited to the DNA damaged site. However, the exact molecular events that underlie PARP-9 implication in both pathways remain to be elucidated.
Abstract FR:
La poly(ADP-ribosyl)ation est une modification post-traductionnelle qui consiste en la polymérisation de résidus d’ADP-ribose provenant du NAD+ sur des protéines acceptrices par les PARPs. Elle intervient dans des processus biologiques divers tels que la réparation de l’ADN, la transcription, la ségrégation mitotique et la mort cellulaire. PARP-1, le membre fondateur de la famille PARP, détecte les interruptions de l’ADN et signale leur présence en synthétisant immédiatement du poly(ADP-ribose) qui va décondenser la chromatine et va favoriser le recrutement de facteurs de réparation de l’ADN au site endommagé. Parmi les 17 membres de la superfamille PARP, les macroPARPs (PARP-9/BAL1, PARP-14/BAL2/CoaSt6, PARP-15/BAL3) ont leur gène localisé dans la même région chromosomique (3q21) et ont la singularité d’associer à leur domaine PARP, plusieurs domaines macro. Le domaine macro a été reporté dans le variant d’histone macroH2A associé à la répression transcriptionnelle et à l’inactivation du chromosome X. PARP-9, ainsi que son partenaire BBAP, ont été identifiés comme étant significativement plus éxprimés dans certaines DLBCL de mauvais pronostic associant une réponse inflammatoire locale élevée. PARP-14 a été décrite chez la souris comme étant un coactivateur de STAT6 en réponse à l’IL4 dans les cellules lymphoïdes. Pour identifier la fonction de ces nouvelles PARPs, nous avons en un premier temps établi le profil d’expression des macroPARPs murines Parp-9 et Parp-14, ainsi que de Bbap, par hybridation in situ, au cours du développement embryonnaire et chez la souris adulte. Nous nous sommes ensuite intéressés à comprendre l’implication de PARP-9 dans la voie de signalisation JAK-STAT1 en réponse à l’IFN!. Enfin, PARP-9 étant capable de lier le poly(ADP-ribose) par ses domaines macro, nous nous sommes focalisés à investiguer un éventuel recrutement de PARP-9 aux sites de dommage à l’ADN qui sont le siège d’une synthèse massive de poly(ADP-ribose) par PARP-1. Nos résultats ont permis de démontrer une expression différentielle des macroPARPS dans les organes lymphoïdes, particulièrement l’intestin et d’élucider certaines voies cellulaires dans lesquelles PARP-9 est impliquée. Nous montrons une altération de la voie JAK-STAT1 dans l’expression de certains gènes en absence de PARP-9 ainsi que le recrutement de PARP-9 aux sites de cassures de l’ADN. Toutefois, les évènements moléculaires qui dictent ces mécanismes restent encore à déterminer.