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  Responsable : DUJON Bernard (bdujon@pasteur.fr)


  resume

 

L'Unité effectue une recherche fondamentale sur le génome de Saccharomyces cerevisiae et d'autres espèces de levure du même groupe taxonomique. Nos principales activitiés en 2000 ont été la génomique comparative, la dynamique des chromosomes, l'analyse fonctionnelle des gènes.



  rapport

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La levure de boulangerie, Saccharomyces cerevisiae, joue un rôle de premier plan dans les recherches en Génétique fondamentale et fut le premier organisme eucaryote dont la séquence génomique ait été entièrement déchiffrée. L'Unité a joué un rôle important dans ce travail publié en 1996. Depuis cette date, les recherches de l'Unité se sont poursuivies dans plusieurs directions résumées ci-dessous.

Analyse fonctionnelle du génome de la levure Saccharomyces cerevisiaeResponsables : DUJON Bernard, BOYER Jeanne, FAIRHEAD Cécile, LLORENTE Bertrand, THIERRY Agnès

Suite à un travail systématique, commencé dans le cadre d'un projet européen (EUROFAN) et terminé en une collaboration internationale, l'Unité dispose maintenant d'une collection de mutants de tous les gènes de la levure. Dans chaque mutant, le gène ciblé a été entièrement délété et remplacé par une cassette de sélection artificielle. Quatre souches sont disponibles pour chaque gène non essentiel (deux haploïdes, MATa et MATa, une diploïde portant la mutation à l'état homozygote et une autre diploïde hétérozygote). Pour les gènes essentiels (environ 15 % du total), seule la souche diploide hétérozygote est évidemment présente. La collection compte donc environ 24000 souches. A l'exception du gène délété et de marqueurs permettant les croisements, toutes les souches sont isogéniques entre elles et dérivées de la souche séquencée.

Dans le cadre du programme européen EUROFAN 2, terminé cette année, l'Unité a étudié le problème de la redondance fonctionnelle dans les familles de gènes paralogues issus de duplications ancestrales qui sont l'une des caractéristiques de tous les génomes eukaryotes. Les fonctions de plusieurs familles, précédemment inconnues, ont été décrites. D'une façon générale, il apparaît que la différenciation fonctionnelle entre membres d'une famille se fait principalement par modification de l'importance relative des gènes au sein d'une fonction qui reste commune. L'un des gènes devient principal (celui que, en général, les généticiens trouvent dans les cribles), les autres jouent des rôles d'appoint. Dans d'autres cas, par exemple les transporteurs, le recrutement de structures existantes vers de nouveaux substrats est la règle. Enfin, il existe des cas de spécialisation des protéines entre compartiments cellulaires.

L'Unité a également entrepris un criblage systématique de mutants dominants négatifs. Une banque de fragments d'ADN génomique a été construite dans un plasmide réplicatif artificiel permettant l'expression de produits de traduction, fusionnés à un épitope artificiel, sous contrôle d'un promoteur répondant à la tétracycline, molécule n'ayant pas de cible directe chez la levure. Cette banque est en cours de criblage. Plus de 500 gènes dont la surexpression interfère avec la croissance ont déjà été identifiés.

Génomique comparative des levures Responsables : DUJON Bernard, BLANDIN Gaëlle, KALOGEROPOULOS Odile, LLORENTE B., MALPERTUY Alain, TEKAIA Fredj

La première phase d'un projet de génomique comparative de levures Hémiascomycètes s'est achevé à la fin 2000 par la publication d‘un numéro spécial de la revue FEBS letters contenant 21 articles originaux dont 14 sont signés par des membres de l'Unité (9 en premier et/ou dernier auteurs) et par l'ouverture d'un site internet ( http://cbi.labri.u-bordeaux.fr/Genolevures ). Il s'agissait d'un travail collaboratif au cours duquel un séquençage partiel à faible couverture avait été entrepris sur 13 espèces de levures Hémiascomycètes choisies en fonction de leurs propriétés physiologiques, de leur position phylogénétique et de leur intérêt biotechnologique ou biomédical. Les séquences ont été établies par le Génoscope, les analyses ont été réalisées par 6 laboratoires dont notre Unité. Plus de 20000 gènes ont été identifiés offrant un ensemble inégalé de séquences dans un groupe d'eucaryotes phylogénétiquement homogène.
Ce travail a permis une réannotation de S. cerevisiae avec la découverte de 50 gènes précédemment oubliés et la définition d'un ensemble important de gènes "ascomycète-spécifiques" dont la nature fonctionnelle doit être étudiée dans le futur. Ce projet est poursuivi dans le cadre d'un GDR du CNRS auquel participe notre Unité. Enfin, avec l'aide de la Génopole de l'Institut Pasteur, nous avons entrepris le séquençage de la levure pathogène de l'homme Candida glabrata. Environ 2500 gènes de cette levure sont déjà identifiés grâce à un séquençage de basse couverture.

Dynamique et évolution des chromosomes Responsables : FAIRHEAD Cécile, FISCHER Gilles, RICCHETTI Miria, RICHARD Guy-Franck

Les mécanismes moléculaires qui assurent la stabilité et les réarrangements des chromosomes sont étudiés de longue date dans l'Unité. Les réparations des cassures chromosomiques double-brins, induites par le système artificiel I-Sce I que nous avions mis au point auparavant, identifient des propriétés particulières des régions subtélomériques des chromosomes qui sont en cours d'étude. Les instabilités mitotiques et méiotiques des longues répétitions de trinucléotides (microsatellites) sont étudiées dans différents contextes mutants ou sauvages. Enfin, à l'aide de matrices d'hybridation du génome de levure, nous avons commencé la recherche de gènes induits par la présence de cassures chromosomiques double-brins.

La génomique comparative des levures Hémiascomycètes nous a été d'un grand secours dans ce travail. Suite à une analyse approfondie des pertes de liaison entre gènes voisins et de leur orientation, nous avons conclu que le mécanisme principal d'évolution des chromosomes eucaryotes est la duplication de segments chromosomiques, aboutissant à un état mérodiploide qui se résoud par la perte des gènes ainsi dupliqués ou leur divergence de séquence. Nos résultats montrent l'importance quantitative de cette dynamique chromosomique dans l'évolution et son rôle dans la formation et la destruction des familles de gènes. Les génomes étudiés ne sont donc qu'un état temporaire dans un équilibre en évolution rapide entre duplication de segments de chromosomes et perte de séquences.

Une comparaison attentive de S. cerevisiae avec S. bayanus var. uvarum montre que, même entre espèces relativement proches (20 % de substitutions d'amino-acides et 99 % de conservation de synténie), les phénomènes de duplication segmentale et perte de gènes jouent un rôle plus important que les translocations dans le réarrangement des cartes génétiques.

Typage moléculaire des levures S. cerevisiae prélevées sur des patients Responsable : HENNEQUIN Christophe

Le polymorphisme naturel des microsatellites à trinucléotides nous a permis de définir un nombre suffisant de loci pour permettre un typage moléculaire précis des souches de S. cerevisiae. Ce typage, mis au point sur des souches de laboratoire, a été validé puis appliqué à des souches d'origine biotechnologique ainsi qu'à des isolats prélevés sur des patients hospitalisés et souffrant d'infection localisée ou généralisée à Saccharomyces. Alors que les patients non traités par ultralevure (une souche particulière de S. cerevisiae désignée S. boulardii) montrent une grande variété d'origine des souches infectieuses, les patients traités montrent tous une infection par la souche S. boulardii reçue en traitement. Ce résultat est important à considérer par ceux qui sont en charge de définir les pratiques hospitalières.


Le noyau Responsables : FABRE Emmanuelle, RICHARD Guy-Franck

Le transport nucléo-cytoplasmique des ARN est un thème d'étude de l'Unité depuis plusieurs années. Après la caractérisation détaillée d'une nucléoporine catalysant sa propre maturation avant son assemblage, c'est maintenant vers l'étude de la rétention nucléaire de transcrits possédant de longues répétitions de trinucléotides que l'attention s'est portée. Un système artificiel permettant d'analyser ce phénomène a été mis au point et utilisé.


Une nouvelle endonucléase intronique à haute spécificité, I-Spom I Responsables : DUJON Bernard, HARINGTON Alexis, PELLENZ Stefan

Une nouvelle endonucléase intronique a été caractérisée cette année dans l'Unité. Comme les précédentes, il s'agit d'un enzyme codé par un intron de groupe inséré dans un gène mitochondrial (ici le gène de la cytochrome oxidase de la mitochondrie de la levure Schizosaccharomyces pombe). L'enzyme a été partiellement purifié après expression hétérologue chez E. coli, ses caractéristiques enzymatiques et surtout son site de reconnaissance ont été déterminés. Comme il s'agit d'une nouvelle endonucléase à très haute spécificité comme I-Sce I mais avec un site de reconnaissance distinct, un brevet a été déposé.

Génomes et bioinformatique Responsables : TALLA Emmanuel, TEKAIA Fredj

La comparaison systématique des protéomes prédits à partir des génomes entièrement séquencés est poursuivie. Certains de ces résultats forment la base de la définition des gènes ascomycète-spécifique mentionnés précédemment. Une analyse quantitative des compositions des différents protéomes a également été réalisée faisant apparaître un biais important entre la glutamine et l'acide glutamique, corrélé aux conditions de vie extrêmes des organismes étudiés.



  publications

puce Toutes les publications sur notre base de données


  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
 

RAMBAUD Martine

DUJON Bernard, Professeur , Institut Pasteur et Université Pierre et Marie Curie

FABRE Emmanuelle, CNRS CR1

FAIRHEAD Cécile, Institut Pasteur, CR

FISCHER Gilles, CNRS, CR2

KALOGEROPOULOS Odile, Maitre de conférence

RICCHETTI Miria, Institut Pasteur, CR

RICHARD Guy-Franck, Institut Pasteur, CR

BLANDIN Gaëlle, thèse

KOSZUL Romain, DEA

MALPERTUY Alain, thèse

HENNEQUIN Christophe, médecin

TALLA Emmanuel, stagiaire postdoctoral

BOYER Jeanne, Ingénieur de Recherche, Université Pierre et Marie Curie

TEKAIA Fredj, Ingénieur Technologue, Institut Pasteur

THIERRY Agnès, Technicienne Supérieure de Laboratoire, Institut Pasteur


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