Biochemical characterization of arterivirus nonstructural protein 11 reveals the nidovirus-wide conservation of a replicative endoribonuclease

Nidoviruses (arteriviruses, coronaviruses, and roniviruses) are a phylogenetically compact but diverse group of positive-strand RNA viruses that includes important human and animal pathogens. Nidovirus RNA synthesis is mediated by a cytoplasmic membrane-associated replication/transcription complex that includes up to 16 viral nonstructural proteins (nsps), which carry common enzymatic activities, like the viral RNA polymerase, but also unusual and poorly understood RNA-processing functions. Of these, a conserved endoribonuclease (NendoU) is a major genetic marker that is unique to nidoviruses. NendoU activity was previously verified in vitro for the coronavirus nsp15, but not for any of its distantly related orthologs from other nidovirus lineages, like the arterivirus nsp11. Here, we show that the bacterially expressed nsp11 proteins of two arteriviruses, equine arteritis virus and porcine respiratory and reproductive syndrome virus, possess pyrimidine-specific endoribonuclease activity. RNA cleavage was independent of divalent cations in vitro and was greatly reduced by replacement of residues previously implicated in catalysis. Comparative characterization of the NendoU activity in arteriviruses and severe acute respiratory syndrome coronavirus revealed common and distinct features of their substrate requirements and reaction mechanism. Our data provide the first biochemical evidence of endoribonuclease activity associated with arterivirus nsp11 and support the conclusion that this remarkable RNA-processing enzyme, whose substrate in the infected cell remains to be identified, distinguishes nidoviruses from all other RNA viruses.

Identification of GSK625433: A novel clinical candidate for the treatment of hepatitis C.

Hepatitis C is an infection of the liver caused by a pos. single-stranded RNA virus (HCV) which affects 170 million people worldwide. It is responsible for 40-60% of all liver disease and is the major cause of liver transplants in the United States. The HCV NS5B gene encodes the viral RNA-dependent RNA polymerase which is essential for HCV replication. We have previously reported the identification of acylpyrrolidines as potent inhibitors of NS5B; however their activity is attenuated against genotype 1a. The design of improved broader-spectrum compds., capable of effective inhibition of both genotypes 1b and 1a is desirable. An understanding of the binding site and genotype sequence differences was utilized to design compds. with greatly enhanced genotype 1a and 1b potency. Our studies led to the identification of GSK625433, a potent, homochiral inhibitor of these HCV genotypes in both enzyme and sub-genomic replicon cell-based assays. GSK625433 has a good pharmacokinetic profile in pre-clin. animal species, enabling progression to clin. evaluation.

BRD7, a subunit of SWI/SNF complexes, binds directly to BRCA1 and regulates BRCA1-dependent transcription

We carried out a yeast two-hybrid screen using a BRCA1 bait composed of amino acids 1 to 1142 and identified BRD7 as a novel binding partner of BRCA1. This interaction was confirmed by coimmunoprecipitation of endogenous BRCA1 and BRD7 in T47D and HEK-293 cells. BRD7 is a bromodomain containing protein, which is a subunit of PBAF-specific Swi/Snf chromatin remodeling complexes. To determine the functional consequences of the BRCA1-BRD7 interaction, we investigated the role of BRD7 in BRCA1-dependent transcription using microarray-based expression profiling. We found that a variety of targets were coordinately regulated by BRCA1 and BRD7, such as estrogen receptor alpha (ERalpha). Depletion of BRD7 or BRCA1 in either T47D or MCF7 cells resulted in loss of expression of ERalpha at both the mRNA and protein level, and this loss of ERalpha was reflected in resistance to the antiestrogen drug fulvestrant. We show that BRD7 is present, along with BRCA1 and Oct-1, on the ESR1 promoter (the gene which encodes ERalpha). Depletion of BRD7 prevented the recruitment of BRCA1 and Oct-1 to the ESR1 promoter; however, it had no effect on the recruitment of the other Swi/Snf subunits BRG1, BAF155, and BAF57 or on RNA polymerase II recruitment. These results support a model whereby the regulation of ERalpha transcription by BRD7 is mediated by its recruitment of BRCA1 and Oct-1 to the ESR1 promoter.

Molecular differences between two Jeryl Lynn mumps virus vaccine component strains, JL5 and JL2

The Jeryl Lynn (JL) vaccine against mumps virus (MuV) contains two components, MuV(JL5) and MuV(JL2), which differ by over 400 nt. Due to the occurrence of bias in the direction of mutation, these differences and those found in nucleotide sequences of different isolates of the minor component in the vaccine (MuV(JL2)) might be due to the effect of ADAR-like deaminases on MuV grown in tissue-cultured cells. A molecular clone Of MuV(JL2) (pMuV(JL2)) and MuV(JL2) -specific helper plasmids were constructed in order to investigate molecular interactions between MuV(JL5) and MuV(JL2), to augment the existing molecular clone Of MuV(JL)5 (pMuV(JL5)) and MuV(JL5) -specific helper plasmids. Genome and mRNA termini Of MuV(JL2) were characterized, and an unusual oligo-G insertion transcriptional editing event was detected near the F mRNA polyadenylation site of MuV(JL2), but not Of MuV(JL5). Genes encoding glycoproteins of rMuV(JL2) and rMuV(JL5) have been exchanged to characterize the oligo-G insertion, which associated with the specific sequence of the IF gene of MuV(JL2) and not with any other genes or the RNA-dependent RNA polymerase of strain MuV(JL2). The results indicate that a single G-to-A sequence change obliterates the co-transcriptional editing of the F mRNA and that this oligo-G insertion does not affect the growth of the virus.

MarA-mediated transcriptional repression of the rob promoter

The Escherichia coli transcriptional regulator MarA affects functions that include antibiotic resistance, persistence, and survival. MarA functions as an activator or repressor of transcription utilizing similar degenerate DNA sequences (marboxes) with three different binding site configurations with respect to the RNA polymerase-binding sites. We demonstrate that MarA down-regulates rob transcripts both in vivo and in vitro via a MarA-binding site within the rob promoter that is positioned between the -10 and -35 hexamers. As for the hdeA and purA promoters, which are repressed by MarA, the rob marbox is also in the "backward" orientation. Protein-DNA interactions show that SoxS and Rob, like MarA, bind the same marbox in the rob promoter. Electrophoretic mobility shift analyses with a MarA-specific antibody demonstrate that MarA and RNA polymerase form a ternary complex with the rob promoter DNA. Transcription experiments in vitro and potassium permanganate footprinting analysis show that MarA affects the RNA polymerase-mediated closed to open complex formation at the rob promoter.

Investigation of the mechanism of repression of rRNA synthesis by an anticancer drug

Ribosome biogenesis is a fundamental cellular process which is tightly regulated in normal cells. A number of tumour suppressors and oncogenes could affect the production of ribosomes at different levels and an upregulation could lead to increased protein biosynthesis which is one of the characteristic features of all cancer cells. Ribosome biogenesis is a very complex process which requires coordinated transcription by all three nucleolar polymerases and the first event in this process is synthesis of ribosomal RNA (rRNA) by RNA Polymerase I (Pol I). Importantly, recent data has pictured rRNA transcription as a key regulator of whole ribosome biogenesis and therefore makes it a valid and very attractive target for anticancer therapy, as well as a perspective biomarker. However, at the moment there is only one known specific inhibitor of Pol I transcription (at stage one of clinical trials) and this makes it very difficult for the development of drugs which would target rRNA transcription and consequently ribosome biogenesis. We have recently discovered that antitumor alkaloid ellipticine (isolated in 1959 from the plant species Ochrosia) is a potent inhibitor of Pol I transcription (both in vitro and in vivo). Ellipticine and its derivatives are known as efficient topoisomerase II inhibitors and inhibitors of some kinases, however we have shown that these inhibitory activities and the ability of ellipticine to repress Pol I activity are unrelated. Moreover, our preliminary data suggests that ellipticine specifically targets Pol I transcription and it has no effect on transcription by Pol II and Pol III at the same time scale. The possible mechanisms of inhibition of Pol I transcription by ellipticines will be discussed.

Inhibition of ribosome biogenesis induces apoptosis in p53-/- cells

The nucleolus is an important region of the nucleus that acts as the main site of rRNA transcription by RNA polymerase I (Pol-I), and one of the most prominent morphological markers of proliferative and invasive cancers is increased nucleolar size. Increases in Pol-I transcription leads to increased levels of ribosome biogenesis that are able to fuel rapid cell growth and proliferation due to increased ribosome numbers. Therefore Pol-I transcription seems a viable target for the development of anticancer therapeutics as abrogation of Pol-I transcription leads to cessation of cell growth and eventual cell death. We have confirmed that ellipticine compound, 9-Hydroxyellipticine (9HE), is an efficient inhibitor of Pol-I transcription in vitro and in p53+/+ and -/- cell lines in vivo. Short-term treatments (≤24 h) with micromolar concentrations of 9HE leads to decreased cell viability and proliferation, and leads to activation of caspases 3, 8 and 9, indicating that both intrinsic and extrinsic cell death mechanisms are activated upon Pol-I inhibition. Reactive oxygen species levels were also studied following short and long term treatments with 9HE and there was a 2/3-fold increase in cellular ROS levels. Long-term 9HE treatment (≥24 h) leads to cellular senescence as indicated by increased cellular morphology and senescence associated β-galactosidase staining, and this senescence is not accompanied by induction of autophagy. Following 24 h treatment there is also accumulation of cells in the G0/G1 phase of the cell cycle and qPCR analysis of cell cycle regulators shows down-regulation of G1/S transition associated cyclins. These data show that Pol-I transcription is a viable target for the development of novel chemotherapeutics, although further delineation of the cell death pathways remains. To further elucidate the mechanism, the role of mitochondrial death signals will be investigated by determination of cytochrome c release and regulation of Bcl2 family member proteins.

Genome wide interactions of wild-type and activator bypass forms of σ54

Enhancer-dependent transcription involving the promoter specificity factor σ54 is widely distributed amongst bacteria and commonly associated with cell envelope function. For transcription initiation, σ54-RNA polymerase yields open promoter complexes through its remodelling by cognate AAA+ ATPase activators. Since activators can be bypassed in vitro, bypass transcription in vivo could be a source of emergent gene expression along evolutionary pathways yielding new control networks and transcription patterns. At a single test promoter in vivo bypass transcription was not observed. We now use genome-wide transcription profiling, genome-wide mutagenesis and gene over-expression strategies in Escherichia coli, to (i) scope the range of bypass transcription in vivo and (ii) identify genes which might alter bypass transcription in vivo. We find little evidence for pervasive bypass transcription in vivo with only a small subset of σ54 promoters functioning without activators. Results also suggest no one gene limits bypass transcription in vivo, arguing bypass transcription is strongly kept in check. Promoter sequences subject to repression by σ54 were evident, indicating loss of rpoN (encoding σ54) rather than creating rpoN bypass alleles would be one evolutionary route for new gene expression patterns. Finally, cold-shock promoters showed unusual σ54-dependence in vivo not readily correlated with conventional σ54 binding-sites.

Quantitative regulation of FLC via coordinated transcriptional initiation and elongation

The basis of quantitative regulation of gene expression is still poorly understood. In Arabidopsis thaliana, quantitative variation in expression of FLOWERING LOCUS C (FLC) influences the timing of flowering. In ambient temperatures, FLC expression is quantitatively modulated by a chromatin silencing mechanism involving alternative polyadenylation of antisense transcripts. Investigation of this mechanism unexpectedly showed that RNA polymerase II (Pol II) occupancy changes at FLC did not reflect RNA fold changes. Mathematical modeling of these transcriptional dynamics predicted a tight coordination of transcriptional initiation and elongation. This prediction was validated by detailed measurements of total and chromatin-bound FLC intronic RNA, a methodology appropriate for analyzing elongation rate changes in a range of organisms. Transcription initiation was found to vary ∼ 25-fold with elongation rate varying ∼ 8- to 12-fold. Premature sense transcript termination contributed very little to expression differences. This quantitative variation in transcription was coincident with variation in H3K36me3 and H3K4me2 over the FLC gene body. We propose different chromatin states coordinately influence transcriptional initiation and elongation rates and that this coordination is likely to be a general feature of quantitative gene regulation in a chromatin context.

Phosphorylation du CTD de l'ARN polymérase II et impact de l'histone H2A.Z sur le positionnement des nucléosomes chez S. cerevisiae

La phosphorylation du domaine C-terminal de l’ARN polymérase II permet à ce complexe protéique d’exécuter la transcription des gènes, en plus de coupler à la transcription des événements moléculaires comme la maturation des ARNm. Mes résultats montrent que même si cette phosphorylation suit un patron similaire à l’ensemble des gènes, il existe des exceptions pouvant être dues à des mécanismes alternatifs de phosphorylation du CTD. Le présent ouvrage s’intéresse également au rôle qu’occupe la variante d’histone H2A.Z dans l’organisation de la chromatine. Des études précédentes on montré que le positionnement de certains nucléosomes le long de l’ADN serait influencé par H2A.Z et aurait une influence sur la capacité de transcrire les gènes. Par une approche génomique utilisant les puces à ADN, j’ai cartographié l’impact de la délétion de H2A.Z sur la structure des nucléosomes. Enfin, des résultats intéressants sur la dynamique d’incorporation de H2A.Z à la chromatine ont été obtenus.

Les R-loops et leurs conséquences sur l'expression génique chez Escherichia coli.

Des variations importantes du surenroulement de l’ADN peuvent être générées durant la phase d’élongation de la transcription selon le modèle du « twin supercoiled domain ». Selon ce modèle, le déplacement du complexe de transcription génère du surenroulement positif à l’avant, et du surenroulement négatif à l’arrière de l’ARN polymérase. Le rôle essentiel de la topoisomérase I chez Escherichia coli est de prévenir l’accumulation de ce surenroulement négatif générée durant la transcription. En absence de topoisomérase I, l’accumulation de ce surenroulement négatif favorise la formation de R-loops qui ont pour conséquence d’inhiber la croissance bactérienne. Les R-loops sont des hybrides ARN-ADN qui se forment entre l’ARN nouvellement synthétisé et le simple brin d’ADN complémentaire. Dans les cellules déficientes en topoisomérase I, des mutations compensatoires s’accumulent dans les gènes qui codent pour la gyrase, réduisant le niveau de surenroulement négatif du chromosome et favorisant la croissance. Une des ces mutations est une gyrase thermosensible qui s’exprime à 37 °C. La RNase HI, une enzyme qui dégrade la partie ARN d’un R-loop, peut aussi restaurer la croissance en absence de topoisomérase I lorsqu’elle est produite en très grande quantité par rapport à sa concentration physiologique. En présence de topoisomérase I, des R-loops peuvent aussi se former lorsque la RNase HI est inactive. Dans ces souches mutantes, les R-loops induisent la réponse SOS et la réplication constitutive de l’ADN (cSDR). Dans notre étude, nous montrons comment les R-loops formés en absence de topoisomérase I ou RNase HI peuvent affecter négativement la croissance des cellules. Lorsque la topoisomérase I est inactivée, l’accumulation d’hypersurenroulement négatif conduit à la formation de nombreux R-loops, ce qui déclenche la dégradation de l’ARN synthétisé. Issus de la dégradation de l’ARNm de pleine longueur, des ARNm incomplets et traductibles s’accumulent et causent l’inhibition de la synthèse protéique et de la croissance. Le processus par lequel l’ARN est dégradé n’est pas encore complètement élucidé, mais nos résultats soutiennent fortement que la RNase HI présente en concentration physiologique est responsable de ce phénotype. Chose importante, la RNase E qui est l’endoribonuclease majeure de la cellule n’est pas impliquée dans ce processus, et la dégradation de l’ARN survient avant son action. Nous montrons aussi qu’une corrélation parfaite existe entre la concentration de RNase HI, l’accumulation d’hypersurenroulement négatif et l’inhibition de la croissance bactérienne. Lorsque la RNase HI est en excès, l’accumulation de surenroulement négatif est inhibée et la croissance n’est pas affectée. L’inverse se produit Lorsque la RNase HI est en concentration physiologique. En limitant l’accumulation d’hypersurenroulement négatif, la surproduction de la RNase HI prévient alors la dégradation de l’ARN et permet la croissance. Quand la RNase HI est inactivée en présence de topoisomérase I, les R-loops réduisent le niveau d’expression de nombreux gènes, incluant des gènes de résistance aux stress comme rpoH et grpE. Cette inhibition de l’expression génique n’est pas accompagnée de la dégradation de l’ARN contrairement à ce qui se produit en absence de topoisomérase I. Dans le mutant déficient en RNase HI, la diminution de l’expression génique réduit la concentration cellulaire de différentes protéines, ce qui altère négativement le taux de croissance et affecte dramatiquement la survie des cellules exposées aux stress de hautes températures et oxydatifs. Une inactivation de RecA, le facteur essentiel qui déclenche la réponse SOS et le cSDR, ne restaure pas l’expression génique. Ceci démontre que la réponse SOS et le cSDR ne sont pas impliqués dans l’inhibition de l’expression génique en absence de RNase HI. La croissance bactérienne qui est inhibée en absence de topoisomérase I, reprend lorsque l’excès de surenroulement négatif est éliminé. En absence de RNase HI et de topoisomérase I, le surenroulement négatif est très relaxé. Il semble que la réponse cellulaire suite à la formation de R-loops, soit la relaxation du surenroulement négatif. Selon le même principe, des mutations compensatoires dans la gyrase apparaissent en absence de topoisomérase I et réduisent l’accumulation de surenroulement négatif. Ceci supporte fortement l’idée que le surenroulement négatif joue un rôle primordial dans la formation de R-loop. La régulation du surenroulement négatif de l’ADN est donc une tâche essentielle pour la cellule. Elle favorise notamment l’expression génique optimale durant la croissance et l’exposition aux stress, en limitant la formation de R-loops. La topoisomérase I et la RNase HI jouent un rôle important et complémentaire dans ce processus.

A mechanism for co-transcriptional recruitment of mRNA localization factor on nascent mRNAs in budding yeast

Le transport et la localisation des ARN messagers permettent de réguler l’expression spatiale et temporelle de facteurs spécifiques impliqués dans la détermination du destin cellulaire, la plasticité synaptique, la polarité cellulaire et la division asymétrique des cellules. Chez S.cerevisiæ, plus de trente transcrits sont transportés activement vers le bourgeon cellulaire. Parmi ces transcrits, l’ARNm ASH1 (asymetric synthesis of HO) est localisé à l’extrémité du bourgeon pendant l’anaphase. Ce processus va entrainer une localisation asymétrique de la protéine Ash1p, qui sera importée uniquement dans le noyau de la cellule fille, où elle entraine le changement de type sexuel. La localisation asymétrique de l’ARNm ASH1, et donc de Ash1p, implique la présence de différents facteurs de localisation. Parmi ces facteurs, les protéines She (She1p/Myo4p, She2p et She3p) et les répresseurs traductionnels (Puf6p, Loc1p et Khd1p) participent à ce mécanisme. La protéine navette She2p est capable de lier l’ARNm ASH1 et va entrainer le ciblage de cet ARNm vers l’extrémité du bourgeon en recrutant le complexe She3p-Myo4p. Des répresseurs traductionnels régulent la traduction de cet ARNm et évitent l’expression ectopique de la protéine Ash1p pendant son transport. Alors que la fonction cytoplasmique de She2p sur la localisation des ARNm est connue, sa fonction nucléaire est encore inconnue. Nous avons montré que She2p contient une séquence de localisation nucléaire non classique qui est essentielle à son import nucléaire médié par l’importine α (Srp1p). L’exclusion de She2p du noyau par mutation de son NLS empêche la liaison de Loc1p et Puf6p sur l’ARNm ASH1, entrainant un défaut de localisation de l’ARNm et de la protéine. Pour étudier plus en détail l’assemblage de la machinerie de localisation des ARNm dans le noyau, nous avons utilisé des techniques d’immunoprécipitation de chromatine afin de suivre le recrutement des facteurs de localisation et des répresseurs traductionnels sur les ARNm naissants. Nous avons montré que She2p est recruté sur le gène ASH1 pendant sa transcription, via son interaction avec l’ARNm ASH1 naissant. Puf6p est également recruté sur ASH1, mais d’une manière dépendante de la présence de She2p. De façon intéressante, nous avons détecté une interaction entre She2p et la plus grande sous-unité de l’ARN polymérase II (Rpb1p). Cette interaction est détectée avec la forme active en élongation de l’ARN polymérase II. Nous avons également démontré que She2p interagit avec le complexe d’élongation de la transcription Spt4p/Spt5p. Une délétion de SPT4 ou une mutation dans SPT5 (Ts spt5) à température restrictive empêche l’interaction entre She2p et Rpb1p, et diminue le recrutement de She2p au gène ASH1, entrainant un défaut de localisation de l’ARNm et un défaut de localisation asymétrique de la protéine Ash1p. De manière globale, nos résultats montrent que les facteurs impliqués dans la localisation cytoplasmique des ARNm et dans leur contrôle traductionnel sont recrutés de façon co-transcriptionnelle sur les ARNm naissants via leur interaction avec la machinerie de transcription, suggèrant un rôle important de la machinerie transcriptionelle dans la localisation des ARNm.

The role of the peptidyl prolyl isomerase Rrd1 in the transcriptional stress response

La régulation de la transcription est un processus complexe qui a évolué pendant des millions d’années permettant ainsi aux cellules de s’adapter aux changements environnementaux. Notre laboratoire étudie le rôle de la rapamycine, un agent immunosuppresseur et anticancéreux, qui mime la carence nutritionelle. Afin de comprendre les mécanismes impliqués dans la réponse a la rapamycine, nous recherchons des mutants de la levure Saccaromyces cerevisiae qui ont un phenotype altérée envers cette drogue. Nous avons identifié le gène RRD1, qui encode une peptidyl prolyl isomérase et dont la mutation rend les levures très résistantes à la rapamycine et il semble que se soit associé à une réponse transcriptionelle alterée. Mon projet de recherche de doctorat est d’identifier le rôle de Rrd1 dans la réponse à la rapamycine. Tout d’abord nous avons trouvé que Rrd1 interagit avec l’ARN polymérase II (RNAPII), plus spécifiquement avec son domaine C-terminal. En réponse à la rapamycine, Rrd1 induit un changement dans la conformation du domaine C-terminal in vivo permettant la régulation de l’association de RNAPII avec certains gènes. Des analyses in vitro ont également montré que cette action est directe et probablement liée à l’activité isomérase de Rrd1 suggérant un rôle pour Rrd1 dans la régulation de la transcription. Nous avons utilisé la technologie de ChIP sur micropuce pour localiser Rrd1 sur la majorité des gènes transcrits par RNAPII et montre que Rrd1 agit en tant que facteur d’élongation de RNAPII. Pour finir, des résultats suggèrent que Rrd1 n’est pas seulement impliqué dans la réponse à la rapamycine mais aussi à differents stress environnementaux, nous permettant ainsi d’établir que Rrd1 est un facteur d’élongation de la transcription requis pour la régulation de la transcription via RNAPII en réponse au stress.

Analyse de la localisation génomique et identification de nouvelles fonctions des sous-unités Rpb4/Rpb7 de l’ARN polymérase II et des facteurs TFIIF, TFIIS et UBR5

Grâce à un grand nombre d’études biochimiques, génétiques et structurales effectuées dans les dernières années, des avancements considérables ont été réalisés et une nouvelle vision du processus par lequel la machinerie transcriptionnelle de l’ARN polymérase II (Pol II) décode l’information génétique a émergé. De nouveaux indices ont été apportés sur la diversité des mécanismes de régulation de la transcription, ainsi que sur le rôle des facteurs généraux de transcription (GTFs) dans cette diversification. Les travaux présentés dans cette thèse amènent de nouvelles connaissances sur le rôle des GTFs humains dans la régulation des différentes étapes de la transcription. Dans la première partie de la thèse, nous avons analysé la fonction de la Pol II et des GTFs humains, en examinant de façon systématique leur localisation génomique. Les patrons obtenus par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) des versions de GTFs portant une étiquette TAP (Tandem-Affinity Purification) indiquent de nouvelles fonctions in vivo pour certains composants de cette machinerie et pour des éléments structuraux de la Pol II. Nos résultats suggèrent que TFIIF et l’hétérodimère Rpb4–Rpb7 ont une fonction spécifique pendant l’étape d’élongation transcriptionnelle in vivo. De plus, notre étude amène une première image globale de la fonction des GTFs pendant la réaction transcriptionnelle dans des cellules mammifères vivantes. Deuxièmement, nous avons identifié une nouvelle fonction de TFIIS dans la régulation de CDK9, la sous-unité kinase du facteur P-TEFb (Positive Transcription Elongation Factor b). Nous avons identifié deux nouveaux partenaires d’interaction pour TFIIS, soit CDK9 et la E3 ubiquitine ligase UBR5. Nous montrons que UBR5 catalyse l’ubiquitination de CDK9 in vitro. De plus, la polyubiquitination de CDK9 dans des cellules humaines est dépendante de UBR5 et TFIIS. Nous montrons aussi que UBR5, CDK9 and TFIIS co-localisent le long du gène  fibrinogen (FBG) et que la surexpression de TFIIS augmente les niveaux d’occupation par CDK9 de régions spécifiques de ce gène, de façon dépendante de UBR5. Nous proposons que TFIIS a une nouvelle fonction dans la transition entre les étapes d’initiation et d’élongation transcriptionnelle, en régulant la stabilité des complexes CDK9-Pol II pendant les étapes précoces de la transcription.

Cartographie du réseau d'interactions protéiques de la machinerie de transcription dans les cellules humaines

Les protéines sont les macromolécules les plus polyvalentes de la cellule. Elles jouent un rôle fondamental dans la majorité des processus biologiques à travers la formation de complexes multi-protéiques. Durant la transcription, une multitude de facteurs sont impliquées dans le contrôle de l’activité des complexes ARN polymérases. Notre laboratoire s’est intéressé au réseau d’interaction de la machinerie de transcription des ARN polymérases nucléaires, dans le but de mieux comprendre leurs mécanismes de régulation. Pour ce faire, une procédure protéomique comprenant la purification de complexes protéiques par affinité couplée à la spectrométrie de masse et à l’analyse bioinformatique a été développée. La méthode de purification TAP (Tandem Affinity Purification) a été adaptée pour permettre la purification de complexes protéiques solubles assemblés in vivo à partir de cellules humaines. L’objectif de mon projet de maîtrise était de purifier le complexe de l’ARN Pol I ainsi que de poursuivre l’expansion du réseau d’interactions protéine-protéine de la machinerie de transcription de l’ARN Pol II humaine. À l’aide des protéines POLR1E, TWISTNB, POLR2E, PFDN4, MBD2, XPA, CAND1 et PDCD5 étiquetées (TAP-tag) exprimées dans des lignées cellulaires ECR-293, plusieurs complexes protéiques solubles ont été purifiés et analysés par spectrométrie de masse. Les interactions protéiques ont été triées et validées bioinformatiquement pour donner en final une liste d’interactions ayant un haut degré de confiance à partir de laquelle des réseaux d’interactions protéine-protéine ont été créés. Le réseau créé au cours de ce projet connecte plusieurs composantes de la machinerie transcriptionnelle tels que les ARN Pol I, II et III, les complexes RPAP3/R2TP/prefoldin-like, TRiC/CCT, Mi-2/NuRD et des facteurs de transcription et de réparation de l’ADN. Ce type d’analyse nous a permis d’identifier et de caractériser de nouveaux régulateurs de la machinerie de transcription de l’ARN Pol I et II et de mieux comprendre son fonctionnement.