Projet ANR-13-BSV8-0021 – DiscoverIID : Etudes de biologie structurale, moléculaire et cellulaire des interactions du complexe holo-TFIID humain
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Imre BERGER (European Molecular Biology Laboratory)
Partenaires : European Molecular Biology Laboratory; Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire; Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
Montant : 249992.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 30 mois
Résumé : Ce projet vise à comprendre les mécanismes fondamentaux de la régulation de l’expression génique humaine lors de l’initiation de la transcription. Des biologistes moléculaires, structuraux et cellulaires vont unir leurs efforts pour explorer cette activité centrale. Cette activité est régulée par une pléthore de facteurs protéiques et notamment par de grands complexes supramoléculaires. Le premier facteur de transcription à se lier aux promoteurs des gènes à transcrire est TFIID ; un complexe d’un poids moléculaire supérieur au MDa comportant la protéine se liant à la boite TATA (TBP) et 13 sous-unités associées (TAF). 
Malgré son rôle crucial, l’architecture moléculaire et le mécanisme d’assemblage de TFIID restent énigmatiques. Ceci est en partie lié à la faible abondance et à l’hétérogénéité de TFIID extrait des cellules humaines. Par voie de conséquence, l’analyse structurale de TFIID humain est limitée à environ 35 Å en dépit d’efforts majeurs des meilleurs laboratoires.   
Au site d’initiation de la transcription, TFIID interagit avec des nucleosomes spécifiquement modifiés portant des marques épigénétiques sous la forme de modifications post-traductionnelles des histones. Ces marques sont le sujet d’intenses recherches, motivées par leur influence déterminante sur la fonction de la chromatine et leur impact sur plusieurs maladies humaines notamment le cancer. TFIID contient des domaines de reconnaissance de ces marques mais le mécanisme exact de liaison de TFIID à la chromatine n’est pas connu.
Pour stimuler l’expression génique, de petites protéines activatrices se lient en amont des promoteurs et communiquent avec TFIID. Pour l’heure, seules des informations structurales à faible résolution sont disponibles pour expliquer ces interactions. La nature des TAFs impliqués dans ces interactions reste méconnue à cause des incertitudes sur l’architecture de TFIID et la faible quantité de matériel disponible pour les analyses fonctionnelles.
Le mode d’assemblage de TFIID reste inconnu. Des études récentes suggèrent que TFIID est composé de modules stables pouvant représenter des intermédiaires d’assemblage auxquels ont été associés à des rôles transcriptionnels singuliers. L’identification de ces intermédiaires et d’éventuels facteurs d’assemblage reste un défi à relever.
Nous avons réussi à produire, pour la première fois, le facteur TFIID et ses sous-complexes, sous forme recombinante dans des quantités et avec une qualité suffisantes pour des études structurales et fonctionnelles. Nous avons développé à cet effet de nouvelles méthodes d’expression dans des cellules d’insectes. Dans ce projet nous exploiterons cette avancée majeure pour déterminer l’architecture de TFIID par des méthodes hybrides associant la production sous forme recombinante de TFIID et de ses sous-complexes, la cryo microscopie électronique, la cristallographie par les rayons X, la spectrométrie de masse et la modélisation. Nous étudierons également la structure de TFIID lié à des nucleosomes modifiés ainsi qu’à des activateurs et un répresseur transcriptionnels.  
Nous purifierons les intermédiaires d’assemblage stables de TFIID à partir de cellules humaines afin d’analyser leur composition par spectrométrie de masse. Nous produirons ensuite ces intermédiaires de manière recombinante afin d’en analyser la structure et d’en étudier le rôle transcriptionnel par différentes méthodes incluant la transduction des protéines dans des cellules. Nous isolerons également les facteurs d’assemblage s’ils existent, afin d’étudier leur rôle dans la formation de TFIID.
Nos résultats apporteront des informations fondamentales sur la structure et  la fonction de TFIID en relation avec ses interfaces cruciales avec la chromatine et la machinerie transcriptionnelle. La description de ces architectures supramoléculaires contribuera à développer les applications thérapeutiques du futur pour combattre les affections résultant d’une dérégulation de l’expression des gènes.