Non catalytic functions of the lysine acetyltransferase DmMOZ in the control of hematopoietic homeostasis in Drosophila melanogaster
Fonctions non catalytiques de la lysine acétyltransférase DmMOZ dans le contrôle de l'homéostasie hématopoïétique chez Drosophila melanogaster
Abstract
The Monocytic Leukemia Zinc finger protein (MOZ) gene encodes a protein of the MYST family, a family of Lysine Acetyltransferases (KATs) conserved from yeast to humans. In humans, mutations affecting MOZ lead to the development of leukemias, myelodysplastic syndromes, breast, colon, or prostate cancers. MOZ also plays a role in normal mammalian hematopoiesis by controlling the properties (renewal, proliferation, and maintenance in quiescence) of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). MOZ is the catalytic subunit (KAT) of the ING5 acetylation complex, which also includes the ING5, hEAF6 and BRPF1/2/3 subunits. However, in mice, the hematopoietic defects resulting from the specific abolition of the KAT activity of MOZ on the one hand and its complete loss of function on the other hand are not strictly identical, suggesting that during normal hematopoiesis MOZ would have functions independent of its KAT activity. However, these non-catalytic functions have so far not been identified in mammals and no function independent of MOZ KAT activity has been associated with oncogenesis. Drosophila is a model of choice to study in vivo the mechanisms that control normal and pathological hematopoiesis. During larval life, blood cells (called hemocytes) are primarily produced within the larval hematopoietic organ, the lymph gland (LG). The LG is divided into several zones, among which: (i) the medullary zone contains the blood progenitors and (ii) the cortical zone which is composed of differentiated cells. The homeostasis (i.e. the balance between progenitors and differentiated hemocytes) of the LG is controlled by 2 niches: the Posterior Signaling Center, located in the posterior part of the LG, and the cardiac tube. During my thesis, I established that the Drosophila ortholog of MOZ, called Enoki mushroom (Enok), acts independently of its KAT activity in the maintenance of hematopoietic progenitors in the GL. Indeed, I showed that the absence of Enok in hematopoietic progenitors of the lymph gland results in premature differentiation of hemocytes at the expense of progenitor maintenance. Furthermore, I observed that in a mutant lacking catalytic activity, the LG homeostasis is normal. These results demonstrate that Enok controls hematopoiesis in the GL independently of its KAT activity. My hypothesis was that Enok would control the maintenance of blood progenitors by binding, alone or in complexes, to a set of target genes whose expression it would control independently of its KAT activity. I therefore undertook to establish the repertoire of Enok-regulated genes in the lymphatic gland RNA-Seq comparing the expression profiles of FACS-purified progenitors in the presence or absence of Enok. This transcriptional analysis allowed me to identify the pnr gene as a potential target gene of Enok in the maintenance of LG progenitors. Indeed, pnr is bound by Enok and I showed that pnr is required for LG homeostasis. I also identified two partners of Enok, the acetylation complex subunit Br140 and the epigenetic regulator Trx, both of which are required for the maintenance of lymph gland homeostasis and for the expression of pnr in S2 cell culture. In conclusion, my thesis project has revealed an atypical function of an epigenetic factor during hematopoiesis. By deciphering this new function of Enok in Drosophila, my project aimed to uncover evolutionarily conserved mechanisms, and thus eventually contribute to a better understanding of the molecular mode of action of MOZ during oncogenesis.
Le gène Monocytic Leukemia Zinc finger protein (MOZ) code une protéine de la famille MYST, une famille de Lysine Acétyltransférases (KAT) conservée de la levure à l'homme. Chez l'homme, les mutations affectant MOZ conduisent au développement de leucémies, de syndromes myélodysplasiques, de cancers du sein, du colon ou de la prostate. MOZ joue également un rôle dans l'hématopoïèse normale des mammifères en y contrôlant les propriétés (renouvellement, prolifération et maintien en quiescence) des cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques (HSPCs). MOZ est la sous-unité catalytique (KAT) du complexe d'acétylation ING5, qui comprend également les sous-unités ING5, hEAF6 et BRPF1/2/3. Cependant, chez la souris, les défauts hématopoïétiques résultant de l'abolition spécifique de l'activité KAT de MOZ d'une part et de sa perte de fonction complète d'autre part ne sont pas strictement identiques, ce qui suggère qu'au cours de l'hématopoïèse normale MOZ aurait des fonctions indépendantes de son activité KAT. Cependant, ces fonctions non-KAT n'ont pour le moment pas été identifiées chez les mammifères et aucune fonction indépendante de l'activité KAT de MOZ n'a été impliquée dans l'oncogénèse. La drosophile est un modèle de choix pour étudier in vivo les mécanismes qui contrôlent l'hématopoïèse normale et pathologique. Durant la vie larvaire, les cellules sanguines (les hémocytes) sont principalement produites au sein de l'organe hématopoïétique larvaire, la glande lymphatique (GL). La GL est divisée en plusieurs zones, parmi lesquelles : (i) la zone médullaire contient les progéniteurs sanguins et (ii) la zone corticale qui est composée de cellules différenciées. L'homéostasie (c'est-à-dire la balance entre progéniteurs et hémocytes différenciés) de la GL est contrôlée par 2 niches : le Posterior Signaling Center, situé dans la partie postérieure de la GL, et le tube cardiaque. J'ai établi au cours de ma thèse que l'orthologue de MOZ chez la drosophile, appelé Enoki mushroom (Enok), agit indépendamment de son activité KAT dans le maintien des progéniteurs hématopoïétiques de la GL. En effet, j'ai montré que l'absence d'Enok dans les progéniteurs hématopoïétiques dans la glande lymphatique entraine une différenciation prématurée des hémocytes au détriment du maintien des progéniteurs. De plus, j'ai observé que chez un mutant dépourvu d'activité catalytique, l'homéostasie de la GL est normale. Ces résultats démontrent qu'Enok contrôle l'hématopoïèse dans la GL indépendamment de son activité KAT. Mon hypothèse a été qu'Enok contrôlerait le maintien des progéniteurs sanguins en se fixant, seul ou au sein de complexes, sur un ensemble de gènes-cibles dont il contrôlerait l'expression indépendamment de son activité KAT. J'ai donc entrepris d'établir le répertoire des gènes régulés par Enok dans la glande lymphatique en comparant les profils d'expressions des progéniteurs en présence ou en absence d'Enok. Cette analyse transcriptionnelle m'a permis d'identifier le gène pnr comme potentiel gène-cible d'Enok dans le maintien des progéniteurs de la GL. En effet, pnr est fixé par Enok et j'ai montré que pnr était requis pour l'homéostasie de la glande lymphatique et qu'il était régulé par Enok dans la GL. J'ai également identifié deux partenaires d'Enok, la sous-unité du complexe d'acétylation Br140 et le régulateur épigénétique Trx, tous deux requis pour le maintien de l'homéostasie de la glande lymphatique et pour l'expression de pnr en culture de cellules S2. En conclusion, mon projet de thèse a permis de mettre en avant une fonction atypique d'un facteur épigénétique au cours de l'hématopoïèse. En décryptant cette nouvelle fonction d'Enok chez la drosophile, mon projet a eu pour ambition de mettre à jour des mécanismes conservés au cours de l'évolution, et contribuer ainsi éventuellement à une meilleure compréhension du mode d'action moléculaire de MOZ au cours de l'oncogenèse.
Domains
Human health and pathology| Origin | Version validated by the jury (STAR) |
|---|