Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Chaperons d'histone“

La variante d'histone H2AZ joue un rôle important dans l'activation de la transcription, la prolifération cellulaire, le développement et la différentiation. H2AZ orne les promoteurs de la majorité des gènes, mais les mécanismes de bases de cette localisation sont inconnus. La compréhension de l'assemblage et du désassemblage du nucléosome passe par la caractérisation de la dynamique du nucléosome et des chaperonnes d'histones. L'objectif de ma thèse était d'identifier des chaperonnes spécifiques impliqués dans la dynamique de H2AZ en utilisant une approche de protéomique. Pour élucider les mécanismes de déposition/éviction de H2AZ, j'ai purifié le complexe prénucléosomale de H2AZ et j'ai caractérisé toutes les protéines associées. J'ai trouvé que Anp32e fait partie du complexe p400/TIP60 qui est présumée pour être responsable de l'échange d'H2AZ sur la chromatine. Anp32e présente une spécificité pour le dimère H2AZ-H2B, car il n'interagit pas avec le dimère H2A-H2B. L'interaction est accomplie au niveau d'une petite région dans le domaine d'ancrage sur H2AZ et au niveau d'un nouveau domaine ZID sur Anp32e. Finalement, j'ai montré que la suppression d'Anp32e entraine : un défaut dans la dé-répression des gènes dont l'expression est contrôlée par une hormone et une accumulation sur les promoteurs de ces derniers. Dans l'ensemble ces résultats identifient Anp32e comme une nouvelle chaperonne de la variante d'histoneH2AZ impliquée dans l'éviction de H2AZ chez les mammifères.

Lors de la transcription, le passage de l'ARN polymérase II (RNAPII) entraine des perturbations dans l’organisation des nucléosomes. Ces perturbations posent un vrai défi majeur pour le maintien de l'intégrité de la chromatine et des informations épigénétiques associées aux histones. En particulier, les régions transcrites incorporent le variant d’histone H3.3 s’accumule via une déposition de novo indépendante de la synthèse d’ADN s’appuyant sur un chaperon d’histone dédié à H3.3, le complexe HIRA. Cependant, reste à déterminer comment la chromatine est rassemblé pendant/après la transcription et si les histones préexistantes sont recyclées pour maintenir le profil épigénétique des gènes. En exploitant le système d’étiquette SNAP-tag pour suivre différentes populations d’histones H3.3 par microscopie, j’ai montré que non seulement les nouvelles histones H3.3 mais aussi les anciennes sont localisées aux sites de transcription active. L’arrêt de la transcription par une drogue inhibant la RNAPII, le Flavopiridol, entraîne une augmentation de la quantité de H3.3 retenu, suggérant qu’une partie des anciennes H3.3 sont recyclées pour reconstituer la chromatine suite à la transcription. J’ai montré de même que le chaperon HIRA est essentiel au maintien de ces H3.3 anciennes. Mécaniquement, nous démontrons que le chaperon HIRA est essentiel pour gérer les nouveaux et les anciens H3.3, mais implique différentes voies. Le dépôt de novo H3.3 dépend strictement de HIRA ainsi que son partenaire UBN1 tandis que l'interaction ASF1 avec HIRA peut être contourné. En revanche, le recyclage de H3.3 nécessite HIRA mais se déroule indépendamment d'UBN1 et montre une dépendance absolue d'ASF1. Par conséquent, nous proposons un modèle où HIRA peut coordonner ces différentes voies pour le recyclage de l'ancien H3.3 et le nouveau dépôt de H3.3 pendant la transcription pour réguler différents états de chromatine<br>The packaging of DNA into nucleosomes represents a challenge for transcription. Nucleosome disruption and histone eviction enables RNA Polymerase II progression through DNA, a process that compromises chromatin integrity and the maintenance of epigenetic information. Here, we used the imaging SNAP-tag system to distinguish new and old histones and monitor chromatin re-assembly coupled to transcription incells. First, we uncovered a loss of both old variants H3.1 and H3.3 that depends on transcriptional activity, with a major effect on H3.3. Focusing on transcriptionally active domains, we revealed a local enrichment in H3.3 with dynamics involving both new H3.3 incorporation and old H3.3 retention. Mechanistically, we demonstrate that the HIRA chaperone is critical to handle both new and old H3.3, and showed that this implicates different pathways. The de novo H3.3 deposition depends strictly on HIRA trimerization as well as its partner UBN1 while ASF1 interaction with HIRA can be bypassed. In contrast, the recycling of H3.3 requires HIRA but proceeds independently of UBN1 or HIRA trimerization and shows an absolute dependency on ASF1-HIRA interaction. Therefore, we propose a model where HIRA can coordinate these distinct pathways for old H3.3 recycling and new H3.3 deposition during transcription to finetune chromatin states

Le rôle fonctionnel des transcrits de l’hétérochromatine péricentromérique reste à ce jour largement incompris chez les eucaryotes supérieurs. Néanmoins, il a été montré que ces transcrits sont soumis à un contrôle très précis, fonction du cycle cellulaire. La régulation de la transcription est fortement contrôlée par la structure de la chromatine qui peut être modifiée localement en changeant la composition biochimique du nucléosome, notamment par l’utilisation des variantes d’histones. L’objectif de ma thèse a été de mieux comprendre le rôle de la protéine chaperonne d’histone DAXX et de sa variante d’histone H3.3 dans la régulation de la transcription des séquences répétées péricentromériques. Par la méthode de purification TAP-TAG, les partenaires spécifiques de DAXX ont été identifiés à partir d’extraits solubles nucléaires de fibroblastes embryonnaires murins. Ces analyses ont mis en évidence que CAF-1, classiquement associé à H3.1, et les facteurs de remodelage de la chromatine ATRX et CHD4 interagissent spécifiquement avec DAXX. Le rôle de ces protéines dans le contrôle de la transcription de l’hétérochromatine péricentromérique a ensuite été mis en évidence par une approche combinant l’interférence ARN et la Q-PCR. Enfin, les résultats suggèrent fortement que ces mécanismes de régulation ont lieu au niveau des corps nucléaires PML. L’ensemble de ces données montre qu’il existe une régulation spatio-temporel très fine de la structure de la chromatine régulant la transcription de l’hétérochromatine péricentromérique<br>The functional role of pericentromeric heterochromatin transcripts remains largely unknown in higher eukaryotes. Nevertheless, it has been shown that these transcripts are subject to very precise control, depending on the cell cycle. Regulation of transcription is tightly controlled by chromatin structure that can be modified locally by changing the biochemical composition of the nucleosome, including the use of histone variants. The aim of my thesis was to better understand the role of the histone chaperone protein DAXX and its histone variant H3.3 in the regulation of transcription of pericentromeric repeats. By the method of TAP-TAG purification, DAXX specific partners were identified from soluble nuclear extracts of murine embryonic fibroblasts. These analyzes revealed that CAF-1, classically associated with H3.1, and the chromatin remodeling factors, ATRX and CHD4, specifically interact with DAXX. The role of these proteins in the control of transcription of pericentromeric heterochromatin was then highlighted by an approach combining RNAi and Q-PCR. Finally, the results strongly suggest that these regulatory mechanisms take place at PML nuclear bodies. Taken together, these data show that there is a spatio-temporal regulation of the fine structure of chromatin regulates transcription of pericentromeric heterochromatin

La chromatine chez les eucaryotes, porte des informations génétiques et épigénétiques. Les mécanismes garantissant le maintien de ces informations lors de la division cellulaire ou la réparation de l’ADN sont encore mal connus et ils constituent l’enjeu principal du projet de thèse. Plus particulièrement, l’objectif du projet de thèse est de chercher à comprendre comment les chaperons d’histones coordonnent leur action avec des partenaires associés à la fourche de réplication pour conserver les marques épigénétiques portées par les histones parentales et les reporter sur les histones nouvellement synthétisées. Cette thèse décrit précisément comment ASF1 (Anti Silencing Function 1) coopère avec le complexe CAF-1 (Chromatin Assembly Factor 1) et la sous-unité de l’hélicase réplicative MCM2 (Mini Chromosome Maintenance 2), pour la prise en charge des H3-H4 dans la réplication et la réparation de l’ADN.La thèse s’intéresse également à la régulation de l’activité de ces chaperons d’histones par des kinases activées suite à des stress réplicatifs ou des dommages de l’ADN. En particulier nous avons cherché à mieux comprendre comment l’ajout de groupements phosphate sur ASF1 par une enzyme appelée TLK (Tousled Like Kinase) module son activité au cours du cycle cellulaire et en réponse aux dommages de l’ADN. La caractérisation de l'importance des sites phosphorylés sur les propriétés de liaison du chaperon, permet de mieux comprendre le rôle joué par différent forme d’ASF1 dans l’assemblage des histones sur l’ADN et le maintien des informations épigénétiques. Le travail de thèse contient d’analyses biochimiques et structurales par une combinaison de techniques (SEC-MALS, AUC, ITC, RMN, cristallographie des rayons X) et d’analyses fonctionnelles sur des modèles cellulaires<br>In eukaryotes, chromatin carries both, the genetic and epigenetic information. Mechanisms implicated in maintenance of these information during cell division or DNA repair remain poorly understood and they constitute the main issue of this thesis project. More specifically, the goal of the project is to understand how histone chaperones coordinate their action with partners associated with the replication fork to recognize and preserve the epigenetic marks carried by parental histones and to copy on the newly synthesized histones. The work unravels how ASF1 (Anti-Silencing Function 1) cooperates with the CAF-1 complex (Chromatin Assembly Factor 1) and with the replicative helicase subunit MCM2 (Mini Chromosome Maintenance 2), for the management of H3-H4 histones in DNA replication and repair.Moreover, this thesis investigates the regulation of histone chaperones activities by kinases activated after a replicative stress or DNA damage. In particular, we analyzed the consequences of ASF1 phosphorylation by the enzyme called TLK (Tousled like kinase). The activity of TLK is modulated during the cell cycle and after DNA damage. Characterization of the importance of phosphorylated sites on the chaperone binding properties, allows a better understanding of the role played by different forms of ASF1 in the assembly of histones on DNA and maintenance of epigenetic information. The thesis work included biochemical and structural analysis with a combination of different techniques (SEC-MALS, AUC, ITC, NMR, X-ray crystallography) and functional analysis in cellular models