Unité: Génétique des Nématodes

Responsable: Bernard LAKOWSKI

Des mutations dans les gènes de préséniline humains sont impliquées dans des cas de maladie d'Alzheimer héréditaire. Nous avons identifié chez Caenorhabditis elegans plusieurs suppresseurs de gènes de préséniline qui agissent en régulant la transcription d'un gène préséniline. Les homologues humains de ces gènes font un complexe qui réprime l'expression de nombreux de gènes neuronaux dans les types de cellule non-neuronaux. Parallèlement, nous caractérisons le gène dog-1, un hélicase d'ADN de C. elegans impliquée dans la stabilité du génome, afin de mieux pouvoir utiliser dog-1 comme outil pour la génétique.

1) Les suppresseurs de préséniline

Le Nématode Caenorhabditis elegans est un excellent modèle pour l'étude de la neurobiologie et la biologie du développement. Nous utilisons C. elegans pour étudier la génétique des gènes de présénilines. Les présenilines sont des protéines polytopiques qui font partie d'un complexe de haut poids moléculaire pouvant cliver certains types de protéines dans leur domaine transmembranaire. Chez l'homme, des mutations dans les gènes codants pour les présenilines sont responsables de cas de maladie d'Alzheimer. Ces mutations affectent le processus de modification de la Protéine de Précurseur Amyloïde (APP). Chez les animaux, les gènes des présénilines sont essentiels pour le développement normal, car ils sont nécessaires pour l'activation de récepteurs de type Notch.

Afin de mieux comprendre cette importante classe de protéines nous avons utilisé des approches génétiques chez C. elegans pour identifier des facteurs qui peuvent modifier l'effet de mutations dans les gènes de préséniline. La perte d'activité de la préséniline sel-12 chez C. elegans entraîne un blocage complet de la ponte des oeufs. Les criblages génétiques basés sur cette caractéristique ont permis l'identification de cinq gènes de suppresseur de préséniline (spr). Ces gènes codent pour des protéines qui pourraient former un complexe répriment la transcription d'un deuxième gène de préséniline, hop-1, et éventuellement d'autres cibles. Les protéines de SPR sont similaires aux protéines du complexe humain REST-CoREST, qui réprime l'expression de certains gènes neuronaux dans les cellules non neuronales. spr-3 et spr-4 codent pour des protéines de type " doigt de zinc " de type C2H2 et sont assez semblables. Ils présentent une similarité avec le facteur REST (RE1 silencing transcription factor, aussi connu comme NRSF), un répresseur humain transcriptionel. spr-1 et spr-5, codent pour des homologues de C. elegans des protéines qui sont les composants du noyau du complexe co-répresseur CoREST. SPR-5 est une protéine de la famille des polyamines oxidases et SPR-1 est un homologue de CoREST lui-même. spr-2 code pour une protéine de facteur d'assemblage des nucléosomes et il est le plus similaire à la protéine SET, un oncogène humain. Nous avons effectué de nouveaux cribles pour trouver des composantes supplémentaires de ce complexe et d'autres types de gènes qui peuvent supprimer sel-12. Dans deux nouveaux cribles nous avons retrouvés plus de 50 nouvelles mutations de spr et nous sommes en train de caractériser ces mutations. Comme prévu, nous avons retrouvé de nouveaux allèles de tous les gènes spr précédemment identifiés, et de plus nous avons retrouvé plusieurs mutations qui peuvent définir des gènes spr supplémentaires.

Récemment, il a été montré que le complexe CoREST joue un rôle dans les interactions entre la partie centrale des histones et les régions éteintes de la chromatine (silent regions). L'extinction de l'expression de différentes régions génomiques est essentielle dans le destin d'une cellule. Un problème dans l'extinction au niveau génomique peut être associé à certains cancers et les homologues humains des gènes spr sont impliqués dans plusieurs types de cancer. Il a été aussi suggéré que des changements de la localisation cellulaire de REST contribuent à la progression de maladie de Huntington. Nous utilisons les gènes spr de C. elegans pour adresser les fonctions biologiques et biochimiques des complexes de type CoREST et ses facteurs de transcription associés, afin de mieux comprendre le rôle de ces complexes dans la répression de la transcription et les maladies.

2) Le mutateur dog-1

Le gène dog-1 de C. elegans (pour les délétions d'ADN riche en guanine) code un hélicase d'ADN homologue du gène humain BACH1 (Brca1 associé hélicase). Il a été rapporté que la perte de fonction de dog-1 mène à l'instabilité génomique et cause une haute fréquence de petites délétions aux séquences poly-guanine (poly-G) supérieures à 17 nucléotides. Le spectre des mutations induites par dog-1, suggère que DOG-1 peut être nécessaire pour résoudre des structures tridimensionnelles formées par les séquences de poly-G pendant la synthèse d'ADN du brin retardé. Ceci, avec le fait que BACH1 interagit avec Brca1, un gène de susceptibilité du cancer du sein, suggère que BACH1 a un rôle dans l'instabilité génomique et le cancer chez homme.

Nous essayons d'utiliser le spectre extrêmement insolite et limité des mutations induites par dog-1 pour faire progresser la génétique chez C. elegans. Nous avons fait plusieurs cribles afin de mieux caractériser le spectre des mutations induites par dog-1. Jusqu'à maintenant, nous avons identifié des mutations dans les gènes de suppresseur de préséniline spr-3 et spr-4, de même que des mutations dans dpy-1 et dpy-13, deux composantes de la cuticule du ver. Nous avons aussi identifié des mutations dans unc-34, l'homologue chez C. elegans de ‘enabled' qui est impliqué dans la direction des axons, et dans unc-10, l'homologue de RIM qui est impliqué dans la transmission synaptique. Nos résultats préliminaires confirment que dog-1 induit des délétions à une haute fréquence aux séquences de poly-G mais que ceci n'est pas totalement spécifique à de tels sites. Nous trouvons aussi que les délétions sont souvent plus grandes que précédemment rapporté et que DOG-1 ne fonctionne pas exactement comme proposé. Cependant, le spectre limité des mutations induites par dog-1 peur aider le clonage de gènes identifiés par la mutation (génétique classique) et pourrait être utilisé pour créer des délétions dans les séquences cibles (génétique inverse). Ceci est très intéressant, car actuellement il n'est pas possible de cibler des mutations chez C. elegans par recombinaison homologue. Nous espérons qu'une meilleure caractérisation du spectre des mutations induites par dog-1 nous aidera à améliorer l'usage de dog-1 comme un outil génétique et aidera à comprendre la fonction normale de ce gène et de son homologue humain.

Mots-clés: suppresseurs, répresseur de transcription, Caenorhabditis elegans, Maladie d’Alzheimer, mutateur, hélicase d'ADN


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