Étude du rôle de SUMO à la chromatine dans le maintien de l’identité cellulaire
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The post-translational modification of proteins by SUMO (sumoylation) is an essential regulatory mechanism of protein function that acts as an integral and instructive chromatin-associated mark orchestrating large transcriptional programs. Cellular identity is defined by gene expression programs instructed by specific chromatin configurations. Although remarkably stable in vivo, cellular identity can be reprogrammed experimentally.We have shown during this project that SUMO acts at chromatin as a key guardian of both somatic and pluripotent cell identities. Decreasing global sumoylation in somatic cells promotes reprogramming to pluripotency both in vitro and in vivo, transdifferentiation and differentiation in a human leukemia cell line. Moreover, decreasing sumoylation in pluripotent embryonic stem cells (ESCs) enhances their conversion towards a totipotent-like state (2C-like cells). In a second part we quantitatively compared the totality of proteins that are modified by SUMO in fibroblasts and ESCs (sumoylome). This revealed that SUMO modifies large protein complexes that are physically associated. Pluripotent cells display an atypical sumoylome in comparison with the usual SUMO targets. In these cells virtually all the chromatin repressive complexes are sumoylated. Moreover, we characterized the sumoylation of Dppa2 and Dppa4, two master regulators of the 2C-like state and showed that their modification by SUMO inhibits their capability to induce the totipotent-like state in ESCs.To sum up, this study has allowed a better understanding of the mechanisms stabilizing cell-fate with potential therapeutic applications in particular in regenerative medicine and cancer.
Abstract FR:
La modification post-traductionnelle des protéines par SUMO (sumoylation) est un mécanisme essentiel de régulation de la fonction des protéines et permet la coordination de larges programmes transcriptionnels. L'identité cellulaire repose sur des programmes transcriptionnels définis, soutenus par la configuration chromatinienne sous-jacente. Au cours de ce projet, nous avons pu montrer que la sumoylation à la chromatine constitue un mécanisme clé de sauvegarde de l'identité cellulaire des cellules pluripotentes et somatiques. Ainsi, la diminution de la sumoylation améliore la reprogrammation vers la pluripotence in vitro et in vivo, la transdifférenciation mais aussi la différenciation dans un modèle de leucémie humaine. Dans les cellules souches pluripotentes ESC une hyposumoylation conduit à une conversion vers un état proche de la totipotence (cellules « 2C-like »). Dans un deuxième temps nous avons caractérisé de manière endogène l’ensemble des protéines sumoylées (sumoylome) dans des fibroblastes et des cellules souches. Ces expériences ont révélé que SUMO modifie des larges réseaux de protéines physiquement associées. Le sumoylome des cellules ESC s’est révélé atypique : dans ces cellules la sumoylation affecte massivement les complexes répresseurs de la chromatine. De plus, nous avons pu montrer que la modification par SUMO des facteurs de pluripotence Dppa2 et Dppa4 est une barrière à la conversion vers l’état 2C-like. En résumé, cette étude a permis une meilleure compréhension des mécanismes stabilisant le destin cellulaire avec des applications potentielles en clinique notamment pour la médecine régénérative et le cancer.