Recherche des enzymes E2 interagissant avec l’ubiquitine ligase MuRF1 au cours d’une atrophie musculaire

National audienceDe nombreuses situations physiologiques et pathologiques conduisent à une importante perte de protéines musculaires, résultat d’un déséquilibre entre synthèse et dégradation protéique. Le Système Ubiquitine Protéasome-dépendant (UPS) est reconnu comme un acteur majeur contrôlant la masse musculaire. Ce système protéolytique contrôle précisément l’activité de nombreuses protéines cellulaires qui sont d’abord taguées par une chaîne d’ubiquitines (Ub). L’ubiquitination résulte de l'action séquentielle d'une enzyme activant l’ubiquitine (E1), d’une enzyme de conjugaison (E2) et d’une ubiquitine ligase (E3). Le processus est initié par l’E1 qui active l'ubiquitine et la transfère à l'E2. Une enzyme E2, en coopération avec une enzyme E3, transfère l’ubiquitine sur le substrat. L’E3 ligase recrute spécifiquement le(s) substrat(s). Une E2 peut interagir spécifiquement avec plusieurs E3 et inversement. Alors qu'environ une trentaine d’E2s a été identifiée chez les mammifères (37 chez l'Homme), plusieurs centaines d’E3s ont été prédites (650 dans le génome humain), suggérant un degré élevé de combinaisons, chacune d'entre elles modulant l'ubiquitination d'un ensemble distinct de substrats. Une E3 ligase, MuRF1 (Muscle Ring Finger 1), est systématiquement induites dans de nombreuses situations cataboliques. MuRF1 cible des protéines myofibrillaires majeures (troponine I, -actine, les chaînes lourdes et légères de myosine) vers la dégradation par le protéasome 26S. L’élaboration de nouvelles stratégies pour prévenir l’atrophie musculaire nécessite de mieux connaître les mécanismes précis de la dégradation des protéines contractiles, notamment les étapes de reconnaissance et d’ubiquitination. Notre objectif est donc d’identifier les enzymes E2 travaillant avec l’enzyme E3 MuRF1 au ciblage des protéines myofibrillaires, dans des muscles squelettiques en atrophie. Nous nous sommes focalisés sur 13 E2s abondantes dans les muscles squelettiques et/ou surexprimées dans des muscles en atrophie. Nous avons déterminé leur niveau d’expression dans des myotubes C2C12 traités ou non à la dexaméthasone (Dex), glucocorticoïde de synthèse inducteur de l’atrophie musculaire. Un μM de (Dex) augmente les niveaux d’ARNm de 5 E2s : UBE2A, UBE2B, UBE2D1, UBE2D2 et UBE2G1. Des approches biochimiques classiques comme des pull-down n’ont permis d’identifier aucun partenaire parmi ces E2s, suggérant que les interactions E2/MuRF1 sont faibles et/ou transitoires. Nous nous sommes alors tournés vers des approches plus sensibles tels que le triple hybride en levure et la Résonance Plasmonique de Surface (SPR) et avons identifié un certain nombre d’E2 partenaires. Les affinités entre MuRF1 et les différentes E2s sont en cours de détermination, en utilisant la technologie SPR. La fonctionnalité des combinaisons E2/MuRF1 identifiées sera ensuite examinée in cellul