L'hémoxygénase-1 protège les cellules du stress de réplication

L'hémoxygénase-1 (HO-1, HMOX1) dégrade l'hème, protégeant ainsi les cellules des dommages oxydatifs induits par l'hème. Au-delà de ses fonctions cellulaires bien établies, l'hème a émergé comme un stabilisateur de G-quadruplexes. Ces structures secondaires de l'ADN interférent avec la réplication de l'ADN. Nous avons récemment révélé que l'HO-1 nucléaire se colocalise avec les G-quadruplexes de l'ADN et favorise leur élimination. Ici, nous étudions si l'HO-1 protège les cellules contre le stress de réplication. Des expériences ont été réalisées dans des lignées cellulaires HEK293T contrôles et déficientes en HMOX1. L'immunomarquage a révélé que les G-quadruplexes de l'ADN s'accumulaient en l'absence d'HO-1, effet qui était d'autant plus accentué en réponse à l'acide δ-aminolévulinique (ALA), un substrat dans la synthèse de l'hème. Cela était associé à un stress de réplication, comme en témoignait une proportion élevée de fourches bloquées analysées par test de fibre. Nous avons observé les mêmes effets dans des cellules souches hématopoïétiques isolées de souris knock-out Hmox1 et dans une lignée de cellules lymphoblastoïdes d'un patient déficient en HMOX1. Fait intéressant, en l'absence d'HO-1, la vitesse de progression des fourches était plus élevée et la réponse à l'encombrement conformationnel de l'ADN moins stricte, indiquant un dysfonctionnement de l'axe PARP1-p53-p21. L'activité de PARP1 n'était pas réduite en l'absence d'HO-1. Au contraire, nous avons observé que la déficience en HO-1 compromet l'importation nucléaire et l'accumulation de p53, un effet dépendant de l'élimination de l'excès d'hème. Nous avons également démontré que l'administration d'ALA est une méthode plus spécifique pour augmenter l'hème libre intracellulaire par rapport au traitement avec de l'hémine, ce qui induit à son tour une forte peroxydation lipidique. Nos résultats indiquent que la protection contre le stress de réplication est une caractéristique universelle de l'HO-1, contribuant probablement à son activité cytoprotectrice largement reconnue.