Projet ANR-15-CE11-0022 – SAGA2 : Structure, activité et analyse génomique de co-activateur SAGA
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur patrick schultz (INSTITUT DE GENETIQUE ET DE BIOLOGIE MOLECULAIRE ET CELLULAIRE)
Montant : 465000.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : Notre objectif est de décrypter la structure et la fonction du co-activateur transcriptionnel SAGA dans la régulation de l'expression génique en combinant des approches de cryo-microscopie électronique, de profilage transcriptionnel à l’échelle du génome et d’analyses mutationnelles in vivo. La régulation de l'expression génique au niveau transcriptionnel détermine le destin des cellules et influence tous les aspects physiologiques et physiopathologiques. La transcription des gènes codant pour des protéines par l'ARN polymérase II est étroitement contrôlée et nécessite l'action concertée de nombreux de facteurs qui déclenchent l'assemblage du complexe de pré-initiation (PIC) au promoteur des gènes, ce qui conduit à un positionnement correct de l'ARN polymérase II. Les activateurs de la transcription séquence-spécifiques ainsi que les modifications post-traductionnelles des histones concourent au recrutement d’une classe particulière de facteurs de transcription : les complexes coactivateurs. Ces derniers agissent comme des facteurs de liaison et transmettent l’information d’activation génique depuis les activateurs jusqu’aux protéines du PIC. Les co-activateurs modifient la structure de la chromatine autour de la région du promoteur et coordonnent l'assemblage du PIC en fonction des modifications épigénétiques de la chromatine et des événements de signalisation médiés par les activateurs.
Notre objectif est de comprendre le rôle fonctionnel, l'organisation structurale et le mode d'action du coactivateur SAGA; un complexe protéique contenant 19 sous-unités et totalisant un poids moléculaire de 1,9 MDa. SAGA contient deux activités enzymatiques capables d’acétyler ou de deubiquitiner les extrémités N-terminales des histones par respectivement les sous-unités GCN5 et USP22. L’inactivation de ces activités enzymatiques conduit à une létalité embryonnaire et des mutations responsables de neurodégénérescences congénitales ou contribuant à la tumorigénèse ont été décrites dans les gènes humains codant pour ces sous-unités. Un module dédié de SAGA est responsable de son interaction avec la protéine de liaison à la TATA-box (TBP), un élément clé du PIC. La grande sous-unité TRA1, d’un poids moléculaire de 400 kDa, est impliquée dans l’interaction avec les activateurs transcriptionnels et fait ainsi le lien avec les voies de signalisation cellulaire.
Nos équipes de recherche ont joué un rôle clé dans la caractérisation du complexe SAGA humain et de levure, dans la détermination des premiers modèles structuraux et dans l'identification des sous-unités mutées dans les maladies humaines. Cependant, l'impact de chaque activité de SAGA sur l'expression des gènes reste mal compris et un objectif de ce projet est de comprendre les effets respectifs de la reconnaissance de la chromatine, des activités catalytiques, de la liaison aux activateurs et à TBP, sur l'efficacité de la transcription. Le mécanisme par lequel la liaison d’un activateur à TRA1 déclenche l’assemblage du PIC et augmente la production d'ARNm est actuellement inconnu. L’interaction avec les activateurs implique des changements conformationnels coordonnés, et non encore caractérisés, dans la structure de SAGA. Il est important de comprendre comment SAGA peut réguler à la fois positivement et négativement l’initiation de la transcription d’un même gène. Un exemple ce double rôle de SAGA est illustré dans la levure S. pombe, où les cellules arrêtent de proliférer en réponse à la pénurie d’éléments nutritifs et se différencient en spores. Dans des conditions riches, SAGA réprime ces promoteurs, alors qu’en cas de privation, SAGA active la transcription des mêmes gènes. Nous cherchons à découvrir le mécanisme moléculaire par lequel SAGA intègre les signaux environnementaux pour réguler l'expression de gènes soit positivement ou négativement.