Silencing of human fetal globin expression is impaired in the absence of the adult beta-globin gene activator protein EKLF.

Globin genes are subject to tissue-specific and developmental stage-specific regulation. A switch from human fetal (gamma)-to adult (beta)-globin expression occurs within erythroid precursor cells of the adult lineage. Previously we and others showed by targeted gene disruption that the zinc finger gene, erythroid Krüppel-like factor (EKLF), is required for expression of the beta-globin gene in mice, presumably through interaction with a high-affinity binding site in the proximal promoter. To examine the role of EKLF in the developmental regulation of the human gamma-globin gene we interbred EKLF heterozygotes (+/-) with mice harboring a human beta-globin yeast artificial chromosome transgene. We find that in the absence of EKLF, while human beta-globin expression is dramatically reduced, gamma-globin transcripts are elevated approximately 5-fold. Impaired silencing of gamma-globin expression identifies EKLF as the first transcription factor participating quantitatively in the gamma-globin to beta-globin switch. Our findings are compatible with a competitive model of switching in which EKLF mediates an adult stage-specific interaction between the beta-globin gene promoter and the locus control region that excludes the gamma-globin gene.

C/EBP delta and C/EBP gamma bind the CCAAT-box in the human beta-globin promoter and modulate the activity of the CACC-box binding protein, EKLF

Developmental- and tissue-specific expression of globin genes is mediated by a few key elements within the proximal promoter of each gene. DNA-binding assays previously identified NF-Y, GATA-1, C/EBP beta and C/EBP gamma as candidate regulators of beta-globin transcription via the CCAAT-box, a promoter element situated between CACC- and TATA-boxes. We have identified C/EBP delta as an additional beta-globin CCAAT-box binding protein. In reporter assays, we show that C/EBP delta can co-operate with EKLF, a CACC-box binding protein, to activate the beta-globin promoter, whereas C/EBP gamma inhibits the transcriptional activity of EKLF in this assay. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Étude de l'influence du facteur de transcription EKLF sur la régulation épigénétique du locus de la [Bêta]-globine humaine lors de l'hématopoïèse

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de l'influence du facteur de transcription EKLF sur la régulation épigénétique du locus de la [Bêta]-globine humaine lors de l'hématopoïèse

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Études structurales d’interactions protéine/protéine impliquées dans l’érythropoïèse

Le développement hématopoïétique est régulé par l’action combinée de facteurs de transcription lignée spécifiques et de la machinerie transcriptionnelle de base, permettant ainsi l’expression de gènes en temps et lieu appropriés. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’étude structurale et fonctionnelle d’interactions décisives pour la régulation de l’expression de gènes et impliquant des domaines de transactivation (TAD). En effet, les interactions faisant intervenir les TAD d’activateurs permettent de réguler l’activation de la transcription de façon spécifique. La première étude présentée dans cette thèse relate l'identification et la caractérisation d'une nouvelle interaction entre deux facteurs de transcription : le facteur hématopoïétique GATA-1 et la protéine suppresseur de tumeur p53. En combinant des études in vitro par titrage calorimétrique en condition isotherme (ITC) et par spectroscopie RMN et des études in vivo, nous avons identifié et caractérisé cette nouvelle interaction. Il s'avère que le TAD de p53 et le domaine de liaison à l’ADN de GATA-1 sont les domaines minimaux requis pour la formation de ce complexe. L'inhibition de la voie p53 par GATA-1 s’est avérée être la conséquence majeure de cette interaction, permettant ainsi le maintien en vie des précurseurs érythrocytaires via l’inhibition de l’apoptose. Un deuxième type d’interaction a fait l’objet d’études : l’interaction entre divers TAD et la machinerie transcriptionnelle de base, plus spécifiquement avec le Facteur général de Transcription IIH (TFIIH). La structure des complexes constitués par la sous-unité Tfb1/p62 du facteur TFIIH en interaction avec le TAD viral de VP16 d’une part, et avec le TAD humain du facteur érythrocytaire « Erythroid Krüppel-like factor» (EKLF) d’autre part, ont été résolues par spectroscopie RMN. La structure du complexe Tfb1/VP16 a révélée que le mode de liaison de VP16 à Tfb1 est similaire au mode de liaison du TAD de p53 avec le même partenaire. En effet, les TAD de VP16 et de p53 forment tous deux une hélice α de 9 résidus en interaction avec Tfb1. En dépit de partager avec p53 et VP16 le même site de liaison sur Tfb1/p62, la structure RMN du complexe EKLF/Tfb1 démontre que le mode d’interaction de ce TAD se distingue du mode de liaison canonique des activeurs transcriptionnels. Etonnamment, EKLF adopte un mécanisme de liaison semblable au mécanisme de liaison du facteur général de transcription TFIIEα avec p62, leurs conformations demeurent étendues en interaction avec Tfb1/p62. En se basant sur nos données structurales, nous avons identifié un résidu dans le TAD d'EKLF décisif pour la formation du complexe EKLF/p62 : le Trp73. La mutation de cet acide aminé perturbe son interaction avec Tfb1PH/p62PH et réduit significativement l'activité transcriptionnelle d'EKLF dans les érythrocytes.

Étude de la collaboration entre les facteurs de transcription hématopoïétiques lors du développement et de la différenciation des cellules érythroïdes

La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques.

Rôle du facteur de transcription BP1 dans la régulation des gènes du locus humain de beta-globine

Le facteur de transcription BP1 humain est exprimé dans les cellules érythroïdes pendant le développement fœtal mais son niveau d’expression est réduit au stade adulte. Les études antérieures in vitro ont montré que BP1 est un répresseur du gène adulte de β-globine mais sa fonction dans la régulation des gènes ε et γ n’a pas été abordée à ce jour. Dans notre étude, nos analyses de BP1 humain ont été menées in vivo au stade embryonnaire en utilisant une lignée de souris transgénique surexprimant BP1 dans les cellules érythroïdes définitives murines. Au niveau protéique, BP1 humain est exprimé aux âges E12.5 et E13.5 dans les cellules érythroïdes fœtales des embryons transgéniques. Toutefois, les niveaux de BP1 humain ne perturbent pas l’érythropoïèse définitive fœtale: les embryons transgéniques ne sont pas anémiques et ne meurent pas in utero. La surexpression de BP1 humain altère tout de même le niveau endogène des facteurs de transcription Ikaros et SOX6 impliqués dans la régulation des gènes de β-globine durant l’érythropoïèse définitive fœtale murine. Chez les embryons doubles transgéniques exprimant BP1 et les gènes humains de β-globine à E12.5, l’expression du gène adulte β est réduite alors que celle des gènes ε et γ est non réprimée. Les mesures d’expression des gènes humains de β-globine effectuées en absence d’Ikaros à E12.5 précisent le rôle de BP1 humain dans l’activation du gène embryonnaire ε. Dans les cellules érythroïdes fœtales murines dépourvues d’Ikaros à E12.5, BP1 humain augmente grandement l’expression des facteurs de transcription EKLF et BCL11A et semble déréprimer l’expression de SOX6, ce qui conduit à une répression des gènes fœtaux et une activation du gène adulte β au jour embryonnaire murin suivant. Puisque BP1 atténue l’altération de l’expression des gènes fœtaux et adultes causée par l’absence d’Ikaros, nous proposons que BP1 et Ikaros soient liés dans les mécanismes de transcription des gènes humains de β-globine.

Étude sur la reconnaissance de l'ubiquitine par les domaines de transactivation acides des activateurs de transcription

Les domaines de transactivation (TAD) acides sont présents dans plusieurs protéines oncogéniques, virales et dans des facteurs de différenciation de cellules souches. Ces domaines acides contrôlent la transcription à travers une myriade d’interactions avec divers partenaires ce qui provoque l’activation de la transcription ou leur propre élimination. Cependant, dans la dernière décennie, de plus en plus de recherches ont démontré que les TAD possédaient un sous-domaine activation/dégradation (DAD) responsable pour une fonction d'activation de la transcription dépendante de la dégradation de la protéine. Un tel phénomène peut être accompli par plusieurs moyens tels que des modifications post-traductionnelles, l’association à des cofacteurs ou la formation d’un réseau d’interaction complexe en chaînes. Or, aucune preuve concrète n’a pu clairement démontrer le fonctionnement de la dépendance paradoxale entre ces deux fonctions sur un activateur de transcription. Le DAD, a été observé dans plusieurs facteurs de transcription incluant la protéine suppresseur de tumeur p53 et le facteur de différenciation érythrocyte EKLF. Un aspect particulier des DAD est que la composition de leur séquence d’acide aminé est fortement similaire à celle des domaines de liaison à l’ubiquitine (UBD) qui jouent un rôle clé dans le contrôle de la transcription à travers leur interaction non-covalente avec l’ubiquitine. Ainsi, dans ce mémoire, nous avons étudié la possibilité que les TAD acides soient capables d’agir comme UBD pour réguler leur fonction paradoxale à travers des interactions non-covalentes avec l’ubiquitine. L’analyse est faite en utilisant la résonnance magnétique nucléaire (RMN) ainsi qu’avec des essais fonctionnels de dégradation. En somme, cette étude amène une plus grande compréhension des protéines impliquées dans le contrôle des TAD et caractérise le tout premier exemple de TAD capable d’interagir avec l’ubiquitine.

The dimensionality of ecological networks

How many dimensions (trait-axes) are required to predict whether two species interact? This unanswered question originated with the idea of ecological niches, and yet bears relevance today for understanding what determines network structure. Here, we analyse a set of 200 ecological networks, including food webs, antagonistic and mutualistic networks, and find that the number of dimensions needed to completely explain all interactions is small (< 10), with model selection favouring less than five. Using 18 high-quality webs including several species traits, we identify which traits contribute the most to explaining network structure. We show that accounting for a few traits dramatically improves our understanding of the structure of ecological networks. Matching traits for resources and consumers, for example, fruit size and bill gape, are the most successful combinations. These results link ecologically important species attributes to large-scale community structure. © 2013 Blackwell Publishing Ltd/CNRS.

Análise comparativa entre três métodos de estimativa da idade óssea em indivíduos com Síndrome de Down, por meio de radiografias de mão e punho

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Surto de crescimento puberal: relação entre mineralização dentária, idade cronológica, idade dentária e idade óssea: método radiográfico

Pós-graduação em Biopatologia Bucal - ICT

Avaliação longitudinal do crescimento craniofacial de indivíduos classe II tratados e não tratados

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

Consumers mediate the effects of experimental ocean acidification and warming on primary producers

It is well known that ocean acidification can have profound impacts on marine organisms. However, we know little about the direct and indirect effects of ocean acidification and also how these effects interact with other features of environmental change such as warming and declining consumer pressure. In this study, we tested whether the presence of consumers (invertebrate mesograzers) influenced the interactive effects of ocean acidification and warming on benthic microalgae in a seagrass community mesocosm experiment. Net effects of acidification and warming on benthic microalgal biomass and production, as assessed by analysis of variance, were relatively weak regardless of grazer presence. However, partitioning these net effects into direct and indirect effects using structural equation modeling revealed several strong relationships. In the absence of grazers, benthic microalgae were negatively and indirectly affected by sediment-associated microalgal grazers and macroalgal shading, but directly and positively affected by acidification and warming. Combining indirect and direct effects yielded no or weak net effects. In the presence of grazers, almost all direct and indirect climate effects were nonsignificant. Our analyses highlight that (i) indirect effects of climate change may be at least as strong as direct effects, (ii) grazers are crucial in mediating these effects, and (iii) effects of ocean acidification may be apparent only through indirect effects and in combination with other variables (e.g., warming). These findings highlight the importance of experimental designs and statistical analyses that allow us to separate and quantify the direct and indirect effects of multiple climate variables on natural communities.

Targeting a SWI/SNF-related chromatin remodeling complex to the β-globin promoter in erythroid cells

Chromatin remodeling complexes such as the SWI/SNF complex make DNA accessible to transcription factors by disrupting nucleosomes. However, it is not known how such complexes are targeted to the promoter. For example, a SWI/SNF1-like chromatin remodeling complex erythroid Krüppel-like factor (EKLF) coactivator-remodeling complex 1 (E-RC1) disrupts the nucleosomes over the human β-globin promoter in an EKLF-dependent manner. However, it is not known whether E-RC1 is targeted specifically to the β-globin promoter or whether E-RC1 is randomly targeted, but its activity is evident only at the β-globin promoter. Because E-RC1 cannot remodel chromatin over the β-globin promoter without EKLF in vitro, it has been proposed that SWI/SNF1-like complexes such as E-RC1 are targeted specifically to the promoter by selectively interacting with promoter-associated transcription factors such as EKLF. In this report, we test this hypothesis in the cellular context by using the ProteIN POsition Identification with Nuclease Tail (PIN*POINT) assay. We find that the Brahma-related gene (BRG) 1 and BRG1-associated factor (BAF) 170 subunits of E-RC1 are both recruited near the transcription initiation site of the β-globin promoter. On transiently transfected templates, both the locus control region and the EKLF-binding site are important for their recruitment to the β-globin promoter in mouse erythroleukemia cells. When the β-globin promoter was linked to the cytomegalovirus enhancer, the E-RC1 complex was not recruited, suggesting that recruitment of the E-RC1 complex is not a general property of enhancers.