caractérisation des enzymes bovines et étude préliminaire du rôle ...

Les O-fucosyltransférases. Caractérisation des enzymes bovines et étude préliminaire du rôle de
Pofut1 murine dans la différenciation de la cellule musculaire.
La O-fucosylation est l’ajout d’un fucose sur un résidu sérine ou thréonine compris dans deux types de
domaines peptidiques, les EGF et les TSR. Cette modification post-traductionnelle dépend de deux enzymes, Pofut1
pour les EGF et Pofut2 pour les TSR. Nous avons étudié l’évolution des gènes Pofut1 et Pofut2, et avons démontré
que ces gènes présents en un seul exemplaire, existaient déjà chez l'ancêtre des Bilatériens voire des Métazoaires,
probablement sous forme morcelée. Une situation originale existe pour Pofut2, retrouvé chez un groupe de
Protozoaires, les Apicomplexés. La structure des deux gènes chez le bovin et leur expression tissulaire ont été établies.
Nous trouvons une situation inédite puisqu'il existe pour chacun d’entre eux, cinq variants transcriptionnels dont un
seul code l'enzyme active, différemment exprimés selon les tissus bovins. Les enzymes Pofut1 et Pofut2 actives
seraient présentes dans tous les tissus analysés, à l’exception notable des muscles squelettiques de l'adulte où des
formes atypiques sont présentes. Les autres variants transcriptionnels, la plupart tronqués, auraient un rôle dans la
régulation du taux d'expression des gènes. Pofut1 est la première fucosyltransférase à avoir été identifiée comme
résidente du réticulum endoplasmique. D'un point de vue fonctionnel, nous avons démontré chez le bovin que cette
glycosyltransférase, porteuse de deux N-glycanes vraisemblablement de type oligomannosidique, était correctement
repliée et donc douée d'une activité enzymatique, à condition que son premier site de N-glycosylation soit occupé.
L’activité des récepteurs Notch et de leurs ligands présents à la surface de nombreuses cellules est modulée par l’état
de O-fucosylation de leurs domaines EGF. Etant donnée l’implication de ces récepteurs dans la régulation de la
myogenèse, la O-fucosylation doit y contribuer tout autant. Ainsi, nous avons débuté une étude des répercussions
d’une modulation de l’expression de Pofut1 sur la différenciation de cellules primaires myoblastiques bovines et de
cellules murines de la lignée C2C12. Nous montrons que la surexpression transitoire de l’enzyme Pofut1 murine
retarde l’expression des facteurs de transcription myogéniques de la famille bHLH: Myf5, MyoD, Myogénine et
MRF4. Ces résultats, encore préliminaires, ouvrent de nouvelles et passionnantes perspectives d’analyse de l’influence
des O-fucosyltransférases au cours du processus de myogenèse.
Mots clés : O-fucosylation, organisation génomique, variants transcriptionnels, phylogénie, activité O-fucosyltransférase,
myogenèse, bovin
The O-fucosyltransferases. Characterisation of the bovine enzymes and preliminary study of murine
Pofut1 role in the differentiation of muscular cell.
O-fucosylation is the addition of a fucose on serine or threonine comprised in two types of peptidic domains,
EGF and TSR. This post-translational modification depends on two enzymes. Pofut1 is responsible for O-fucosylation
of EGF repeats, whereas Pofut2 adds fucose on TSR. We studied the evolution of Pofut1 and Pofut2 genes and
demonstrated that these genes, present in a single copy, already existed in the ancestor of Bilaterians, or even
Metazoans, probably in polyexonic form. An original situation exists for Pofut2, recovered in a group of Protozoans,
the Apicomplexa. Structures of the two bovine genes and their tissular expression have been established. We find an
original situation since it exists for each of them, five transcript variants of which only one encodes the active enzyme,
differently expressed among bovine tissues. The Pofut1 and Pofut2 active enzymes would be present in all analyzed
tissues, except for adult skeletal muscles where atypical forms are present. The other transcript variants, more or less
truncated probably play a role in regulating the expression level of these genes. Pofut1 is the first fucosyltransferase to
have been identified as an endoplasmic reticulum resident. Functionally, we demonstrated for the bovine that this
glycosyltransferase, bearing two N-glycans probably of oligomannosidic type, was correctly folded and therefore
possessed an enzymatic activity, provided its first site of N-glycosylation is occupied. The activity of the Notch
receptors and their ligands, present at the surface of numerous cells, is modulated by the state of O-fucosylation of
their EGF domains. Considering the implication of these receptors in the regulation of myogenesis, O-fucosylation
must contribute all as much there. Thus, we started a study of the repercussions of a modulation of Pofut1 expression
on the differentiation of bovine primary muscular cells and murine cells of the C2C12 lineage. We show that the
transient surexpression of the murine Pofut1 enzyme delays the expression of myogenic transcription factors
belonging to bHLH family: Myf5, MyoD, Myogenine and MRF4. These preliminary results open new and exciting
perspectives of analysing the influence of O-fucosyltransferases during the complex process of myogenesis.
Key words : O-fucosylation, genomic organisation, transcript variants, phylogeny, O-fucosyltransferase activity, myogenesis,
cattle