Characterization of the histone methyltransferase Ezl1 of Paramecium tetraurelia and identification of its protein partners
Caractérisation de l'histone méthyltransférase Ezl1 de Paramecium tetraurelia et identification de ses partenaires protéiques
par Caridad MIRO PINA sous la direction de Sandra DUHARCOURT
Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Wednesday 23 September 2020 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • ARN interférence
  • Hétérochromatine
  • Paramécies
  • Protéines Polycomb
  • Transposons
Un embargo est demandé par le doctorant jusqu'au 23 September 2023
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Mots clés
Méthylation des histones
Resumé
Dans les génomes eucaryotes, la structure de la chromatine définit et maintient des états transcriptionnels actifs ou silencieux. Les modifications post-traductionnelles des histones ont un rôle essentiel pour définir son état transcriptionnel. La méthylation de la lysine 9 et la méthylation de la lysine 27 sur l'histone H3 sont deux modifications associées à des régions génomiques silencieuses. Ces deux marques d'histones silencieuses sont déposées par des machineries différentes et sont associées à des régions distinctes du génome. H3K9me3 est catalysée par les enzymes SU(VAR)3-9 et est présente principalement au niveau des séquences répétées d'ADN, comme les éléments transposables et les séquences satellites. H3K27me3 est déposé par les enzymes Enhancer-of-zeste, sous-unités catalytiques du Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2), et est impliqué dans la répression transcriptionelle des gènes. Au laboratoire, nous utilisons le modèle unicellulaire Paramecium tetraurelia pour comprendre comment les modifications des histones sont ciblées sur des régions spécifiques du génome. Chez Paramecium, deux noyaux distincts coexistent dans le même cytoplasme. Le micronoyau (MIC) contient le génome de la lignée germinale qui est transmis à la progéniture sexuelle, tandis qu'un macronoyau somatique (MAC) contient un génome réduit et optimisé pour l'expression des gènes. Après les événements sexuels, un nouveau MAC se différencie à partir du noyau zygotique. Au cours du développement du MAC, des réarrangements du génome conduisent à l'élimination des éléments transposables (TE) présents dans la lignée germinale. Comment un si grand nombre de séquences différentes sont spécifiquement reconnues et éliminées reste à élucider. Des travaux antérieurs ont montré que Enhancer-of-zeste like 1 (Ezl1), l'homologue chez Paramecium de la sous-unité lysine méthyltransférase de PRC2, est requis pour l'élimination d'ADN. Mon travail a permis de montrer que Ezl1 catalyse la méthylation de l'histone H3 in vitro et in vivo avec une spécificité apparente envers K9 et K27. Nous constatons que H3K9me3 et H3K27me3 coexistent sur les copies d'éléments transposables de manière dépendante d'Ezl1. Nous démontrons que la perte de ces marques d'histones entraîne une hyperactivation transcriptionnelle globale des éléments transposables et a des effets modestes sur l'expression des gènes codant pour des protéines. Nous montrons en outre que la voie scanRNA/ARNi est nécessaire pour la répression transcriptionnelle des éléments transposables et pour le dépôt de H3K9me3 et H3K27me3 sur ces sites chromatiniens. La purification de Ezl1 par affinité en tandem combinée à la spectrométrie de masse m'a permis d'identifier les protéines qui interagissent physiquement, de façon directe ou indirecte, avec cette protéine et qui, probablement, forment le complexe Paramecium Ezl1-Polycomb. L'inactivation des gènes correspondants indique que la plupart des protéines identifiées sont nécessaires pour la déposition de H3K9me3 et H3K27me3. Par conséquent, notre étude suggère que, chez Paramecium, un complexe Polycomb avec une double spécificité de substrat H3K9 et H3K27 est recruté au niveau des éléments transposables, un mécanisme qui a été décrit pour le recrutement des enzymes SU(VAR)3-9.