Portail IP bandeau_genéral
  Bcn


  Responsable : Ulf Nehrbass (nehrbass@pasteur.fr)


  resume

 

Mon laboratoire étudie les relations entre la structure du noyau et ses fonctions. L'idée qui sous-tend notre travail est que l'organisation structurale du noyau joue un rôle important pour le bon déroulement de nombreux processus. En particulier, de nombreuses études suggèrent que la régulation transcriptionnelle dépend de l'organisation topologique et structurale du noyau. Des études récentes ont montré que la repression transcriptionnelle de certains gènes s'accompagne de leur relocalisation à proximité de sous domaines nucléaires riches en hétérochromatine. Cependant, il n'avait pas été possible de montrer que la position d'un gène à l'intérieur du noyau contribue directement à l'établissement de son état transcriptionnel.



  rapport

cale

Analyse moléculaire des relations structure/fonction au sein du noyau

Nous avons pu, pour la première fois, déterminer l'organisation structurale d'un sous-compartiment nucléaire de répression transcriptionnelle. En utilisant, la levure Saccharomyces cerevisiae comme organisme eucaryote modèle, nous avons pu démontrer que le sous-domaine de répression transcriptionnelle est formé grâce à des filaments constitués par les protéines Mlp1p et Mlp2p. Ces protéines établissent un lien entre les télomères et les pores nucléaires en intéragissant physiquement d'une part avec la protéine yKu70p, se liant aux télomères, et d'autre part avec la nucléoporine Nup60p. Ayant identifiés ces composants structuraux, nous avons ensuite analysé l'effet d'altérations de l'intégrité du sous-domaine périphérique de répression transcriptionnelle sur l'activité de gènes rapporteurs intégrés à différents loci. Les loci HMR et HML sont normalement transcriptionnellement inactifs. Nous avons montré que l'état transcriptionnel de ces loci peut être modifié selon leur position par rapport au sous-domaine périphérique de répression transcriptionnelle et son intégrité. La délétion du gène codant pour la nucléoporine Nup60p, ou de l'un des autres composants structuraux identifiés (partie C-terminale de Nup145p, Mlp1p et Mlp2p ou yKu70) entraîne une redistribution des facteurs impliqués dans l'établissement et le maintien de l'état transcriptionnellement inactifs, tels que la protéine SIR3p, de la périphérie vers l'intérieur du noyau. On observe de façon concomitante un nivellelement du potentiel transcriptionnel au sein du noyau. Des gènes rapporteurs insérés dans les séquences sub-télomériques peuvent altérner entre un état transcriptionnellement actif et inactif. Nous avons été capables de montrer de manière directe que ce phénomène dépend de la capacité de ces gènes de s'associer de façon réversible avec les domaines d'hétérochromatine télomérique. L'ensemble de ces résultats indique que la séquestration des facteurs impliqués dans la répression transcriptionnelle dans un espace restreint et défini du noyau constitue une source d'information pour la cellule. En d'autre termes, nos études corroborent le modèle selon lequel, le positionnement relatif d'un gène, mobile, par rapport à des facteurs, immobiles, est utilisé par la cellule comme moyen de régulation de l'expression génique.

Pour confirmer ces résultats de façon indépendante et pour identifer d'autres composants de ce domaine de répression transcriptionnelle (ou domaine 'silencieux') nous avons utilisé comme sonde le rétrotransposon de levure Ty5. Cet élément présente la particularité de s'intégrer spécifiquement dans les zones de répression transcriptionnelle ou chromatine 'silencieuse'. Cette spécificité dépend d'une protéine codée par l'élément et catalysant son intégration dans le génome de l'hôte, l'intégrase. Dans un premier temps, nous avons pu montrer que la délétion des gènes MLP1, MLP2 ou YKU70 entraîne une modification de la spécificité d'intégration de cet élément ainsi qu'une augmentation de la fréquence globale de transposition et d'intégration. Cette approche alternative, nous a donc permis de confirmer le rôle des protéines Mlp1p et Mlp2p et de yKu70p comme constituants des domaines silencieux'. Pour identifier les facteurs de l'hôte responsables de l'intégration du rétrotransposon Ty5 dans la chromatine silencieuse, nous avons recherché, en utilisant la technique de double hybride, des protéines interagissant avec l'intégrase de cet élément. Nous avons ainsi identifé la protéine Srl2p. La fonction de cette protéine, non essentielle, est inconnue mais sa sur-expression permet la survie d'une cellule déficiente pour la protéine Rad53p qui est impliquée dans le contrôle de la réplication de l'ADN en réponse à des agressions génomiques. La sur-expression de la protéine Srl2p augmente la fréquence de transposition de Ty5 tandis que la délétion du gène correspondant inhibe la transposition. Afin de déterminer le rôle de la protéineSrl2p, nous avons cherché des partenaires de cette protéine en réalisant un nouveau crible double hybride. Celui-ci a permis d'identifier la protéine Ris1p qui interagit physiquement avec une protéine indispensable à l'établissement et au maintien de la répression transcriptionnelle, la protéine Sir4p. L'utilisation de Ty5 comme sonde nous a donc permis d'une part d'établir le lien existant entre l'intégration de Ty5 et la chromatine 'silencieuse' et d'autre part d'identifier de nouveaux composants des domaines 'de répression transcriptionnelle. La connexion existant entre RAD53 et SRL2 suggère que les domaines 'silencieux' pourraient avoir des rôles additionnels dans la réparation et /ou la réplication de l'ADN.

Confirmant cette hypothèse, nous avons en effet pu montrer que la deconstruction du domaine de répression transcriptionnelle induit un défaut dans la capacité de la cellule à réparer les cassures d'ADN double-brins. La délétion de RAD52 qui joue un rôle majeur dans la recombinaison homologue n'est pas épistatique avec la double délétion de MLP1 et MLP2, suggérant que chez ces mutants c'est la réparation de l'ADN par raboutage d'extrémités non homologues (Non Homologous End Joining, NHEJ) qui est affectée. Afin d'analyser directement le rôle du domaine périnucléaire de répression transcriptionnelle dans les phénomènes de réparation de l'ADN, nous avons mis au point un système permettant de visualiser et de suivre les cassures double brins de l'ADN dans des cellules vivantes. Les données préliminaires obtenues en utilisant ce système suggèrent qu'en présence d'une cassure non réparable de l'ADN, cette dernière est re-localisée dans le domaine 'silencieux'. Ceci peut impliquer que, en l'absence de réparation, les extrémités de l'ADN après cassure sont modifées et acquièrent une structure proche de celle de l'hétéro-chromatine ("télomérisation"?) et que cette structure est stabilisée dans le domaine périphérique 'silencieux' permettant la survie de la cellule.

L'ensemble des résultats décrits ci-dessus nous permet de proposer que les protéines Mlp sont les constituants d'un réseau périnucléaire, analogue à celui des lamines et maintenu en place par son interaction avec les pores nucléaires. Celui-ci constituerait une plate-forme opérationnelle permettant le regroupement transitoire de facteurs nécessaire à la coordination et au bon déroulement de différents processus nucléaires. Les protéines Mlp participent donc à l'organisation topologique au sein du noyau créant ainsi un mode régulation des différents processus nucléaires via l'architecture intranucléaire.



  publications

puce Toutes les publications sur notre base de données


  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
   

Ulf Nehrbass, Chef de laboratoire

Brigitte David-Watine , CR1 INSERM

Frank Feuerbach, Postdoctorant

Annette Boese, Postdoctorant

Vincent Galy, Etudiant en thèse

Chiara Conti, Etudiante en thèse

Gaelle Bourout, Etudiant de DEA

Sylvia Muenter, Etudiant en thèse

Olivier Gadal, Postdoctorant

Nadia Froger, Technicienne IP


filet

Debut de Page recherche Portail Institut Pasteur

En cas de problèmes, de remarques, ou de questions concernant cette page Web écrire à rescom@pasteur.fr.