myc, myb et transformation cellulaire

Myc, Myb et transformation cellulaire

M2 ICMV27/10/2008

Audrey Guillon-Munos

post-doc, Equipe Télomérase et Lymphome Viro-InduitINRA, Tours-Nouzilly

actuellement ATER, Université François RabelaisUnité INSERM 618 Protéases et Vectorisation PulmonaireFaculté de Médecine, Tours

Myc, Myb et transformation cellulaire

•Rappels : transduction de signal

oncogène, définitions modes d’étude des oncogènes

•C-Myc : sa régulation

la transformation

•C-Myb : sa régulation la transformation

•Conclusions générales

Les voies de transduction du signal

apoptose prolifération

Les voies de transduction du signal

Oncogène : gène dont la présence et le fonctionnement dans la cellulecontribuent à sa transformation maligne.

Il existe dans toute cellule animale des proto-oncogènes, gènes cellulaires normaux et indispensables, désignés du terme génétique c-onc, par analogie aux proto-oncogènes viraux v-onc.Ces proto-oncogènes peuvent être activés en oncogènes et acquérir ainsi le pouvoir de transformer une cellule normale en cellule maligne.

La transformation cancéreuse n’est pas un phénomène de tout ou rien lié à un événement unique; elle procède en plusieurs étapes.

Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes

Oncogènes initialement identifiés par leur présence dans des rétrovirus transformants

Onco- Fonction Source du virus Tumeur induitegène du proto-oncogène

abl prot kinase (tyrosine) souris et chat leucémie préB/sarcomekit prot kinase (tyrosine) chat sarcomesrc prot kinase (tyrosine) poulet sarcomeerb-B récepteur EGF poulet érythroleucémie/fibrosarcomefms récepteur M-CSF chat sarcomefos/jun facteur de transcription AP1 souris/poulet ostéosarcome/fibrosarcomemyc facteur de transcription poulet sarcome/myélome/carcinomemyb facteur de transcription poulet myéloblastome rel facteur de transcription (NKB) dinde réticuloendothélioseraf prot kinase (Ser/Thr) poulet & souris sarcomeras protéine G rat sarcomesis facteur de croissance PDGF singe sarcome


Coopération des oncogènes : l’étude des tumeurs humaines montre qu’un seul oncogène ne suffit pas à transformer les cellules, et qu’il existe en général plusieurs modifications des oncogènes dans une même tumeur.

Certains oncogènes ont une fonction d’immortalisation (protéine plutôt nucléaire)Et d’autres ont une fonction transformante (protéine plutôt cytoplasmique)

0

ras + myc

ras

myc

100 200

Age en jours

100

50

Pour

cent

age

de s

ouri

s ne

dév

elop

pant

pas

de

tum

eur


Classe 1 : facteurs de croissance

Classe 3 : protéines GClasse 4 : tyrosine-kinases (non récepteurs)

Classe 5 : serine/thréonine kinases cytosoliques

Classe 7 : facteurs de transcription

Classe 2 : récepteurs tyrosine-kinase membranaires

Classe 6 : protéines adaptatrices


Classe 7 : facteurs de transcriptionEffet oncogène par surexpression, stabilisation, mutations ponctuelles

- c-jun, c-fos : gènes de réponse rapide à la stimulation par des facteurs de croissance. Ils peuvent induire rapidement la transformation de fibroblastes lorsqu’ils sont surexprimés.

- c-myb : facteur de transcription présent dans les lignées hématopoïétiques et les cellules souches. Il n’est normalement pas exprimé dans les cellules différenciées. V-myb a un pouvoir oncogène beaucoup plus fort.

- c-myc : facteur de transcription impliqué dans le contrôle du cycle cellulaire et la prolifération via de nombreuses cibles et dans différents types cellulaires.


Evaluation du taux d’expression ou d’activation dans des cellulestumorales (lignées in vitro, ou échantillons prélévés in vivo)

Mutagenèse, interférence, dans des systèmes in vitro et évaluationde l’effet sur la tumorigenèse/KO hétéro- ou homozygote, ou conditionnel in vivo

Recherche des cibles, des partenaires et des voies activatricesou inhibitrices en amont de l’oncogène étudié

Modes d’étude des oncogènes

L’oncogène c-Myc

NLS I NLS II

MB I

Activation du gène et dégradation

MB II

Fonctions variées

MB III

Répression transcriptionnelle, apoptose,transformation, lymphomagenèse

MB IV

Apoptose, transformation, liaison à l’ADN

HLH Zip

Liaison à l’ADN et à d’autres protéines

NH2 COOH

L’oncogène c-Myc et sa régulation

Structure de la protéine

Coopération avec h-ras pour la transformationde fibroblastes embryonnaires de rats in vitro


Des cibles multiples

C-Myc régulerait 15% des gènes, de la drosophile à l’homme

-Un KO allélique conditionnel induit l’arrêt de la prolifération et la sortie du cycle cellulaire.

-Un KO est létal à l’état embryonnaire

-Sa surexpression par des animaux transgéniques ou des cultures cellulaires induit

l’ arrêt de la différenciation et la transformation ou l’apoptose

CACGTG

Boîte E5’ 3’

MAD MAXMYCMAX


Mode d’action


Les MAPKs

La cascade p38



La cascade MEK/ERK


Contrôle de la transition G1/S

Shc

Ras

Fos

Src

Abl

Rac/JNK et Rac/Nox

Synthèse d’ADN (E2F)

Grb2

Myc

Raf/MKK1/ERK


Transition G1/S:réponse au PGDF

PDGF

Let7a, suppresseur de tumeur

Dégradation de l’ARNm

MAX MYC

10058-F4

CACGTG

MicroRNA Let-7a down-regulates MYC and reverts MYC-induced growth in Bürkitt lymphoma cells,Oct. 2007, Sampson et al, Cancer research:67


Myc et les microRNAs

Historiquement :

Premier homologue cellulaire de gène cloné à partir d’un rétrovirus oncogène aviaire (MC29)

Premier site d’intégration provirale oncogène

Premier oncogène correspondant à une translocation (lymphome de Bürkitt)

Premier oncogène visiblement amplifié dans des tumeurs

Impliqué dans 20% des cancers humains

L’oncogène c-Myc et la transformation

Tumor type Frequency of Myc aberrations Hematological malignancies B-acute lymphocytic leukemia c-Myc rearrangement/amplification (47–52%) Burkitt’s lymphoma c-Myc translocation (100%) c-Myc overexpression (91%) Diffuse large cell lymphoma c-Myc rearrangement/translocation (6–16%)

c-Myc overexpression (10%) Multiple myeloma c-Myc translocation (15%) Primary plasma cell leukemia c-Myc rearrangement (13%) Solid tumors Atypical carcinoid lung cancer c-Myc amplification (17%) Bladder cancer c-Myc amplification (33%) Breast cancer c-Myc amplification (9–48%)

c-Myc overexpression (45%) Cervix cancer c-Myc amplification (29%) Colon cancer c-Myc amplification (17%)

c-Myc overexpression (67%) Gastric cancer c-Myc amplification (15–30%)

c-Myc overexpression (47%) Glioblastoma c-Myc overexpression Hepatocellular carcinoma c-Myc amplification (33%) Large cell neuroendocrine carcinoma c-Myc amplification (23%) Medulloblastoma c-Myc amplification (5–15%)

c-Myc overexpression (31%) Melanoma, nodular c-Myc amplification (61%) Melanoma, superficial spreading c-Myc amplification (28%) Oesophageal squamous cell carcinoma c-Myc amplification (10–30%) Osteosarcoma c-Myc amplification (7–78%) Ovarian cancer c-Myc amplification (40%)

c-Myc overexpression (44%) Prostate cancer c-Myc amplification (30–50%)

c-Myc overexpression (70%) Renal clear cell carcinoma c-Myc amplification (8%) Small cell lung carcinoma c-Myc amplification (20%)

L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire

Protéine super-active, stabilisée

Mutation ponctuelle ou délétion

Mode d’activation

Surexpression

Activation de la transcription


RAF/MEK/ERK

Myc-P-Ser62

PI3K/AKT/GSK3

Myc-P-Thr58 (mutée dans v-myc et Bürkitt, LANA)

DégradationStabilisation

RAS


Mode d’activation, exemple de mutation

Surexpression

Insertion d’un enhancer viral (LTR, translocation)

Surexpression

Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortementt(8;14)

Surexpression

Amplification

Mode d’activation

Transport dans le génome d’un rétrovirus

Surexpression


E2F

prolifération

C-Myc-regulated microRNAs modulate E2F1 expression, 2005, O’Donnell et al, Nature:435


C-Myc et les microARNs

MYC

Promoteur cluster MiR17MiR-17

Suppresseurs de tumeurs

tumorigenèseSynergistic action of microRNA-17 polycistron and Myc in aggressive cancer development, Sep. 2007, Tagawa et al, Cancer Sci:98


C-Myc et les microRNAs

Widespread microRNA repression by Myc contributes to tumorigenesis, 2008, Chang et al. Nature Genetics:40

Exemple dans les lymphomes B

MYC

MiR-15a/16

MiR-150

Tumorigenèse


C-Myc et télomérase

Boîte E (Myc/Max)

Boîte GC (Sp1)

L’activation de la télomérase est détectée dans 80% des cancers humains

Coopération cellule-spécifique entre Sp1 et Myc/Max

Expression de C-Myc et Sp1 induite dans des fibroblastes en cours d’immortalisationen corrélation avec l’activation de la télomérase

La boîte E-A est un répresseur dans les cellules humaines normales hTERT- et activateur dans des cellules hTERT+

promoteur minimal de hTERT

ATG+1 AB

Sp1 cooperates with c-Myc to activate transcription of the human telomerase reverse transcriptase gene (hTERT), Kyo et al., 2000, NAR:28Downstream E-Box-mediated regulation of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene transcription:evidence for an endogenousMechanism of transcriptional repression, Horikawa et al., 2002, MBC:13

Une cible thérapeutique

The myc oncoprotein as a therapeutic target for human cancer, 2006, Vita and Henriksson, Sem. in Cancer Biol.:16


C-myc est un acteur important de la tumorigenèse

Les données obtenues sur des modèles animaux ou de culture cellulaire indiquent une variété de modifications impliquées dans la réponse oncogénique de ce facteurqui sont cellule-spécifiques.

Myc est aussi un facteur pro-apoptotique dans certaines conditions, mieuxconnaître cet aspect peut être un atout en thérapie anti cancéreuse.


Conclusion

L’oncogène c-Myb

DBD(R1R2R3)

NH2 COOH

Fixation sur l’ADN

Régulation négative par CKII

P

Régulation négative par fixation de protéines (NRD)

Leu Zipper

Transactivation

Un KO allélique montre que c-myb est essentiel pour la prolifération des cellules hématopoïétiques immatures et le développement précoce des cellules T.

Le gène est très conservé dans différentes espèces et la protéine joue toujours un rôledans le développement de différents lignées souches.

L’oncogène c-Myb et sa régulation

Structure de la protéine

Mode d’action

C/EBPMYB

AACNGN(AT/C)

MRE

MYB?


C-kit,c-erbB-2

CD4mCD34hTCR et

GRP78

Mim-1lysosyme

Des cibles multiples

C-MYB

C-MybC-Myc

Bcl-2

Cdc2(Cycline B1)


Type cellulaire mature immature

Cellules hématopoïétiques - +++

Lignées de cellules hématopoïétiques tumorales humaines et aviaires

- +++

(issues de cellules

immatures)

Lymphocytes T et B - +++ activation par un antigène

Cancers du sein et du côlon

CEFs

C-Myb et la différenciation


C-Myb et les microARNs

MiR-150 controls B cell differenciation by targeting the transcription factor c-myb, 2007, Xiao et al, Cell:131MiR-150 a micro RNA expressed in mature B and T cells, blocks early B cell development when expressed prematurely, 2007,Zhou et al., PNAS:104Thrombopoietin regulates c-Myb expression by modulating miR-150 expression, 2008, Barroga et al., Exp. Hematol.


MYB PROLIFERATION

MiR150

PU-1

DIFFERENCIATION

C-Myb et les microARNs


The c-Myb protooncogene and microRNA (miR)-15a comprise an active autoregulatory feedback loop in human hematopoietic cells, 2008, Zhao et al., Blood

MYB

MiR-15aPromoteur cluster MiR15a

MYB

3’UTRARN c-myb

dégradation

?

Historiquement :

Oncogène v-myb décrit dans des rétrovirus leucémogènes aviaires (AMV et E26)

Oncogène transformant spécifiquement les cellules précurseursde la lignée hématopoïétique

L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire

Surexpression

Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortementt(6;7) T-ALL

Modes d’activation

Protéine super-active, stabiliséeou surexpriméeMutation ponctuelle ou délétion d’un site

de phosphorylation


Surexpression

Duplication T-ALL

Wnt-1/frizzled

TAK1/TAB1

HIPK2

NLK

C-MYB P

DIFFERENCIATION

dégradation

Wnt-1 signal induces phosphorylation of c-myb protein via TAK1, HPK2, and NLK, 2004, Kanei-Ishii et al, Genes & dev.:18


Lymphome à cellules B insertion RAV-1 (ALV)

Surexpression

Insertion d’un enhancer viral (LTR)

Myeloblastome v-myb AMV, E26

Transport dans le génome d’un rétrovirus

Surexpression

Modes d’activation


c-myb

DBD(R1R2R3)

Transactivation

Régulation négative

Leu ZipperCKII

P PNH2 COOH

P

gag env

v-mybAMV

NH2 COOH

v-mybE26

P

gag ets

NH2 COOH

myb

Particularités de v-myb



C-Myb et les microRNAs

MiR-150 et MiR15a ne sont pas détectés dans des lymphomes ou des lignées hématopoïétiquestransformées

Le locus MiR-15a est délété dans plusieurs cas de lymphomes

MiR150

MiR15aC-Myb

développement

prolifération(Bcl-2)

Differential expression of microRNAs in hematopoietic cell lineage, 2008, Merkerova et al., Dev Cell:14Frequent deletions and down-regulation of microRNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia,2002, Calin et al., PNAS:99

Une cible thérapeutique?

Les cibles réellement impliquées dans la tumorigenèsene sont encore pas bien décrites (exception bcl-2, c-myc)

L’activité de myb nécessite une coopérativité avec des protéinesdifférentes selon le type cellulaire/ces protéines ne sont pas définies pour tous les types de tumeurs dans lesquels myb est surexprimé

L’inhibition de myb par inhibition de facteurs activant sa transcriptionou l’activation de sa dégradation (MiR150) sont envisageables


Des liens entre c-Myc et c-Myb

MiR-15aMiR-150

3’UTRARN c-myb

C-MYB

C-MYC

En plus des oncogènes, il existe des gènes suppresseurs de tumeurs (p53, Rb)dont la perte est impliquée dans la tumorigenèse.

La coopération entre les oncogènes oblige à combiner les cibles en thérapie pourune meilleure efficacité.

De plus tous les tissus ne répondent pas de la même manière aux différentsoncogènes, il faut adapter le modèle de tumorigenèse spécifiquement à chaquetype cellulaire et chaque tissu.

La définition d’oncogène devient floue par la multiplication des gènes, qui par de multiples moyens, contribuent à stimuler le prolifération, ne serait-ce qu’en favorisant l’expression d’oncogènes plus spécifiques.

Conclusion générale

Quelques références

Revues :

25 years of the c-Myc oncogene, 2006, Seminars in Cancer Biology:16

The Myb oncoprotein: regulating a regulator, 1996, SA Ness, BBA

Myb proteins in life, death and differenciation, 1998, Weston, Cur Op in Gen & Dev:8

myc, myb et transformation cellulaire

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