Characterization of the JARID2 domains required for its function

Caractérisation des domaines de JARID2 requis pour sa fonction Le complexe répressif Polycomb PRC2 maintient les gènes du développement silencieux au travers de la méthylation de la lysine 27 de l'histone H3 (H3K27me3). La mutation de ses sous-unités perturbe l'identité cellulaire. Cela s’accompagne d'importants défauts lors du développement embryonnaire, tels que des transformations homéotiques. Les mutations altérant l'activité de PRC2 sont récurrentes dans de nombreux cancers. Cependant, selon le contexte, PRC2 peut agir soit comme un oncogène, soit comme un suppresseur de tumeur. Ainsi, les mutations gain-de-fonction de sa sous-unité catalytique EZH2 sont impliquées dans la croissance tumorale et la formation de métastases, à tel point qu'un inhibiteur (Tazemetostat) a été approuvé par la « Food and Drug Administration » américaine pour les lymphomes folliculaires résistants.La localisation et l'activité enzymatique de PRC2 sont régulées par environ 7 sous-unités facultatives. Bien qu'étant structurellement distinctes, il a été rapporté que ces sous-unités sont plutôt redondantes fonctionnellement dans les cellules souches embryonnaires de souris (mESCs). En effet, l'inactivation combinée de plusieurs sous-unités facultatives est nécessaire pour altérer substantiellement le dépôt de H3K27me3. En revanche, d'autres études ont rapporté que les sous-unités facultatives peuvent avoir des fonctions distinctes lors du développement. Ici, nous nous sommes concentrés sur JARID2 avons montré que sa suppression dans les mESCs entraine une augmentation globale du niveau de H3K27me3. Une analyse détaillée utilisant la technique de Cut & Run-seq pour cartographier le dépôt de H3K27me3 a révélé que cette augmentation se traduit principalement par un étalement diffus de la marque le long du génome. Des analyses RNA-seq indiquent que cette différence ne provoque pas de changements substantiels de l'expression des gènes dans les mESCs. Cependant, une dérégulation majeure de l’expression des gènes se produit lors de la différenciation in vitro des mESCs en progéniteurs neuronaux (NPCs). Cette claire perturbation nous permet d'identifier trois motifs de JARID2 qui sont essentiels pour son activité : le motif d'interaction à l'ubiquitine (UIM), la lysine 116 (K116) et le doigt de zinc C5HC2 (ZF). L'UIM de JARID2 se lie au produit de PRC1, H2AK119ub, et a donc été proposé comme étant crucial pour l'interaction entre PRC1 et PRC2. Le ZF se lie potentiellement à l'ADN et pourrait être important pour le recrutement de JARID2 à la chromatine. Enfin, on sait que JARID2-K116 est méthylée par PRC2, une modification qui favorise en retour l'activité enzymatique de PRC2, imitant la boucle de rétroaction positive de H3K27me3. Les mutations des trois motifs ont produit des défauts de différenciation similaires, suggérant qu’ils pourraient coopérer dans la régulation dynamique de PRC2 lors de la différenciation cellulaire.Pour évaluer la pertinence de ce résultat in vivo, nous avons muté la lysine 116 de JARID2 en arginine (K116R) chez la souris. Bien que le phénotype soit légèrement moins dramatique que celui de la suppression de JARID2, les embryons homozygotes JARID2-K116R présentent néanmoins une létalité embryonnaire tardive ainsi que des défauts morphologiques similaires. Ils présentent également, tout comme les embryons dépourvus de JARID2, des défauts de l'hématopoïèse fœtale. Ensemble, nos résultats mettent en évidence l’importance de la contribution de la méthylation de JARID2-K116 à la fonction de PRC2 lors du développement.