Palmitoylation distincte de FoxP3 régule la fonction des cellules T régulatrices via les palmitoyltransférases

La palmitylation unique de Foxp3 régule la fonction des Tregs via les palmityltransférases

Les cellules T régulatrices (Tregs) jouent un rôle crucial dans le maintien de l’homéostasie immunitaire et la prévention des réponses immunitaires excessives. En tant qu’acteurs importants dans la suppression des réactions immunitaires, les Tregs contribuent au maintien de la tolérance immunitaire, empêchant ainsi le développement de maladies auto-immunes. Cependant, dans le microenvironnement tumoral (TME), les Tregs affaiblissent l’activité des cellules effectrices par divers mécanismes, favorisant ainsi l’apparition et la progression des tumeurs. Foxp3 (forkhead box P3) est un facteur de transcription clé des Tregs, et son expression est essentielle pour le développement et la fonction des Tregs. Il est bien connu que Foxp3 peut être régulé par diverses modifications post-traductionnelles (y compris la phosphorylation, l’ubiquitination, la glycosylation et l’acétylation), mais on ne sait pas si la palmitylation, une modification post-traductionnelle, régule la fonction de Foxp3 dans des conditions physiologiques et dans le TME.

Contexte et objectifs de la recherche

La palmitylation est une modification post-traductionnelle lipidique réversible qui ajoute un groupe palmitoyl de 16 carbones aux résidus cystéine des protéines par une liaison thioester. La palmitylation est cruciale pour la régulation de la localisation subcellulaire des protéines, les interactions protéine-protéine, la stabilité et l’activité de transduction du signal. Des recherches récentes ont identifié des rôles clés dans le processus de palmitylation, notamment une famille de 24 palmityltransférases contenant le motif Asp-His-His-Cys (DHHC), qui catalysent l’ajout de groupes palmitoyl aux protéines cibles. De plus, la découverte de diverses dépalmitoylases (telles que APT1/2, PPT1/2 et ABHD17A/B/C) a révélé le processus d’élimination des groupes palmitoyl. L’équilibre dynamique entre la palmitylation et la dépalmitoylation est crucial pour la régulation de la fonction des protéines et la coordination des signaux cellulaires. Cette étude vise à détecter la palmitylation de Foxp3 et son impact sur la réponse immunitaire anti-tumorale.

Équipe de recherche et informations de publication

Cette étude a été réalisée conjointement par plusieurs équipes du Deuxième Hôpital Affilié de l’Université Médicale de Xinxiang, de l’Institut de Psychiatrie et de Neurosciences, du Centre d’Innovation Collaborative pour le Diagnostic Moléculaire et la Médecine de Laboratoire du Henan, entre autres. Les auteurs principaux incluent Binhu Zhou, Mengjie Zhang, Haoyuan Ma, Ying Wang et Eryan Kong. Cette recherche a été publiée dans la revue “Cellular & Molecular Immunology” le 8 mai 2024.

Procédure de recherche et méthodes expérimentales

L’étude a d’abord déterminé l’état de palmitylation de Foxp3 in vitro en surexprimant Foxp3-Myc dans des cellules HEK293T, en utilisant les expériences ABE (échange acyle-biotine) et Acyl-RAC (capture assistée par résine acyle). Les résultats ont montré que Foxp3 était effectivement palmitylé. Ensuite, des ganglions lymphatiques de souris C57BL/6 ont été prélevés pour l’extraction de protéines et la détection ABE, et l’analyse Western blot a montré que Foxp3 était également palmitylé dans les ganglions lymphatiques.

Pour identifier les sites spécifiques de palmitylation de Foxp3, l’étude a conçu et exprimé une protéine Foxp3 marquée avec un tag Flag et a procédé à une analyse par spectrométrie de masse. Les résultats ont montré que Foxp3 était palmitylé sur cinq résidus cystéine : Cys204, Cys218, Cys280, Cys281 et Cys424, chaque événement de palmitylation entraînant une augmentation de 238 Da de la masse moléculaire de la protéine. Dans des expériences de validation ultérieures, divers mutants de Foxp3 ont été exprimés dans des cellules HEK293T, et les niveaux de palmitylation ont été mesurés par Acyl-RAC. Les résultats ont montré que la substitution de ces résidus cystéine par des alanines réduisait les niveaux de palmitylation de Foxp3, en particulier le mutant 5CA avec les cinq résidus cystéine mutés simultanément, qui éliminait presque complètement la palmitylation.

Ensuite, l’étude a analysé les interactions entre Foxp3 et diverses palmityltransférases par des expériences de co-immunoprécipitation (Co-IP), confirmant les interactions physiques de Foxp3 avec DHHC2, DHHC3, DHHC7, DHHC13, DHHC17, DHHC19 et DHHC23. L’analyse par PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR) a révélé que parmi ces palmityltransférases, DHHC2, DHHC3 et DHHC7 étaient abondamment exprimées dans les Tregs provenant de la rate et des tissus tumoraux.

Pour explorer davantage le rôle de ces palmityltransférases dans la palmitylation de Foxp3, l’étude a réalisé plusieurs expériences, notamment des analyses Co-IP et Acyl-RAC, montrant que la surexpression individuelle de DHHC2, DHHC3 ou DHHC7 augmentait significativement les niveaux de palmitylation de Foxp3.

Résultats et conclusions de la recherche

Pour explorer davantage la fonction de la palmitylation de Foxp3 in vivo, l’étude a également généré des souris knock-out pour DHHC2, DHHC3 et DHHC7. Les données de cytométrie en flux ont montré que la suppression de DHHC2 entraînait une diminution de l’expression de la protéine Foxp3 dans les ganglions lymphatiques et la rate. En utilisant la technologie d’édition génique CRISPR/Cas9, l’étude a ensuite analysé plus en détail les trois palmityltransférases, montrant que la suppression de DHHC3 ou DHHC7 réduisait également significativement les niveaux d’expression de la protéine Foxp3 dans les Tregs.

Finalement, l’étude a confirmé ce phénomène chez des souris Foxp3-Cre, démontrant que la palmitylation de Foxp3 joue un rôle important dans la fonction suppressive des Tregs dans le TME. En injectant des cellules de mélanome YUMM3.3 par voie intratumorale, l’étude a constaté que les souris ayant spécifiquement perdu DHHC2 présentaient une inhibition de la croissance tumorale et une diminution marquée de l’expression de Foxp3 dans les Tregs infiltrant la tumeur.

Signification et valeur de la recherche

Cette étude révèle pour la première fois la dynamique de palmitylation de Foxp3 et son rôle crucial dans l’immunité anti-tumorale. En analysant la régulation de la fonction de Foxp3 par diverses palmityltransférases, l’étude fournit de nouvelles perspectives pour le développement d’immunothérapies ciblant la régulation des Tregs.

Les résultats de cette étude approfondissent non seulement notre compréhension de Foxp3 et des Tregs, mais fournissent également une référence importante pour les futures recherches sur les mécanismes d’évasion immunitaire des tumeurs. Les méthodologies utilisées dans l’étude (telles que l’analyse par spectrométrie de masse, l’édition génique CRISPR/Cas9, etc.) démontrent également une forte intégration de l’innovation scientifique et de la conception expérimentale, et les conclusions de l’étude ont un large potentiel pour des recherches ultérieures et des applications cliniques.