Direction des sciences du vivant

Equipe Régulation transcriptionnelle des génomes

Michel WERNER
CEA Saclay/Bât. 144

Tél : 01 69 08 93 42
michel.werner@cea.fr

L’équipe étudie la régulation de la transcription de l’ADN à partir du modèle biologique central qu’est la levure, afin d’en dégager des conclusions générales s’appliquant aux génomes animaux, voire à l’ensemble des eucaryotes. La transcription eucaryotique est basée sur la coopération entre les enzymes de transcription (ARN polymérases I, II et III) et un vaste ensemble de facteurs généraux de transcription. Nous cherchons à comprendre comment cet ensemble de protéines interagissent pour activer la transcription.

Moyens humains
Julie SOUTOURINA, Chercheuse
Michel WERNER, Chercheur, Directeur de Recherche CEA
Claire BOSCHIERO, Technicienne Supérieure
Sylvie MARIOTTE-LABARRE, Technicienne Supérieure
Helen NEIL, Chercheuse Postdoctorale
Fanny EYBOULET, Doctorante

Thèmes de recherche

1. Le Médiateur et ses partenaires

Le Médiateur est un complexe multi-protéique constitué de 25 sous-unités, qui joue un rôle central lors de l’activation de l’ARN polymérase II et lors du démarrage de la transcription chez les eucaryotes. La compréhension du mode d’action du Médiateur est donc l’une des clés pour l’étude de la régulation de l’expression des gènes. Nous avons cartographié les interactions entre les sous-unités du Médiateur par la technique du double-hybride (Guglielmi et al. 2004). Cette approche nous a permis de proposer un modèle de l’organisation du complexe dont certains aspects ont été confirmés par des études structurales. Nous nous intéressons maintenant au rôle des différentes sous-unités du Médiateur dans l’activation de la transcription et, en particulier, dans la mise en place des complexes de préinitiation. Nos travaux nous ont amenés à découvrir un rôle essentiel du Médiateur dans le recrutement du facteur général de la transcription, TFIIH. En outre, nous avons proposé un nouveau modèle pour la mise en place du complexe de préinitiation lors de l’activation de la transcription (Esnault et al. 2008).

 

 

                                                                                                               ©CEA/M. Werner

Figure : La première étape de l’activation de la transcription est le recrutement du Médiateur par les activateurs de la transcription (A). Ce dernier peut ensuite recruter l’ARN polymérase II (B) ou les facteurs généraux TFIIE et cTFIIH (B’) pour aller jusqu’à l’assemblage du complexe de préinitiation par un « pathway » branché.

La machinerie de transcription comprend en plus du Médiateur et de l’ARN polymérase II, un ensemble de facteurs généraux. Nous avons montré que le facteur général TFIIS, qui joue un rôle important dans l’élongation de la transcription, est partenaire du Médiateur et du facteur SAGA, intervenant également dans l’activation de la transcription (Wéry et al. 2004). En outre, nous avons montré qu’il coopère avec le Médiateur dans l’activation de la transcription d’un sous-ensemble de gènes (Guglielmi et al. 2007). L’analyse de la distribution génomique globale de TFIIS chez Saccharomyces cerevisiae, nous a permis d’observer sa présence sur les gènes transcrits par les ARN polymérases II et, de manière inattendue, III. Nous avons ensuite montré que TFIIS joue un rôle dans la transcription de l’ensemble des gènes de classe III (Ghavi-Helm et al. 2008). Ces travaux nous ont amené à reconsidérer le rôle biologique du facteur TFIIS, dont tout indique qu’il va bien au-delà de la fonction qui lui est traditionnellement assignée au niveau de l’élongation transcriptionnelle par l’ARN polymérase II.

 

Récemment, nous avons caractérisé un mécanisme par lequel le Médiateur interagit avec l’ARN polymérase II et permet l’activation de la transcription de l’ensemble du génome (Soutourina et al. en révision). Actuellement, nous poursuivons la caractérisation des sous-unités essentielles du Médiateur dans la mise en place des complexes de préinitiation.

 

2. ARN Polymérases I et III.

 

L’étude comparative des trois ARN polymérases de levure, en collaboration étroite avec l’équipe Régulations Nucléaire et Stress, forme le second volet  de nos recherches sur la  machinerie de transcription eucaryotique. Dans le passé, cette approche nous a permis la découverte d’un nouvel acteur de la transcription par l’ARN polymérase I, la protéine Hmo1 (Gadal et al. 2002), de décrire l’ensemble des cibles transcriptionelles de l’ARN polymérase III (Harismendy et al. 2003) et de mieux comprendre le rôle des régulateurs transcriptionnels Fhl1 et Ifh1 (découverts au laboratoire dans les années ’90) dans le contrôle global de la biogenèse des ribosomes (Schawalder et al. 2004).

 

Ces travaux se sont poursuivis par une étude sur le rôle de deux sous-unités spécifiques de l’ARN polymérase I dans l’élongation transcriptionnelle (Beckouët et al. 2008). En ce qui concerne l’ARN polymérase III, nous avons entamé un projet dans le cadre du consortium Regulome visant à cartographier la localisation de la machinerie de transcription par l’ARN polymérase III sur le génome de la souris comme nous l’avions fait précédemment chez la levure (Harismendy et al. 2003). Ce travail est réalisé en collaboration avec l’équipe Régulation Epigénétique et Cancer. La méthode employée utilise des cellules souches embryonnaires dans lesquelles les protéines d’intérêt sont étiquetées pour permettre une immunoprécipitation de chromatine efficace. Les séquences associées ont été identifiées par séquençage. Ces travaux nous ont permis de déterminer l’ensemble des gènes transcrits par l’ARN polymérase III dans les cellules souches embryonnaires de souris (Graziani, Carrière et al. en préparation).

 

D’un point de vue technique notre équipe maîtrise les techniques classiques de la génétique et de la biologie moléculaire de la levure Saccharomyces cerevisiae. Par ailleurs, nous avons développé depuis une décennie l’utilisation des techniques de génomique fonctionnelle basées sur les puces à ADN et, plus récemment, sur le séquençage à très haut débit aussi bien pour l’étude de la transcription et de sa régulation que pour la détermination de la localisation génomique des protéines associées à l’ADN (Harismendy et al. 2003 ; Schawalder et al. 2004 ; Andrau et al. 2006 ; Ghavi-Helm et al. 2008 ; Esnault et al. 2008 ; Coudreuse et al. 2010)

Mots-clés : 
Saccharomyces cerevisiae ; souris ; régulation transcriptionnelle ; ARN Polymérase ; Médiateur ; TFIIS.

Mots-clés
Saccharomyces cerevisiae ; souris ; régulation transcriptionnelle ; ARN Polymérase ; Médiateur ; TFIIS.

Publications

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Andrau JC, Werner M.  (2001). B"-associated factor(s) involved in RNA polymerase III preinitiation complex formation and start-site selection Eur J Biochem. 268, 5167-5175.

Andrau JC, Werner M.  (2001). B"-associated factor(s) involved in RNA polymerase III preinitiation complex formation and start-site selection Eur J Biochem. 268, 5167-5175.

Principales collaborations
Dr. Serge BOITEUX, IRCM/SIGGR/LRD, CEA, Fontenay-aux-Roses
Dr. Matthieu GERARD, iBiTec-S/SBIGeM/LREGE, CEA, Saclay
Dr. Damien HERMAND, FUNDP, Namur, Belgique
Pr. François LACROUTE, CNRS, Gif-sur-Yvette
Pr . Ray WATERS, Cardiff University, Grande-Bretagne