Faculté des sciences

Identification of differentially expressed target genes of human nucleosome remodelling Mi-2 orthologue LET-418 in "C. elegans"

Zhang, Yue ; Müller, Fritz (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Fribourg, 2006 ; no. 1532.

Les complexes multi-protéiques remodelant la chromatine ont été démontrés comme étant impliqués dans différents procédés tels la transcription, la réplication, l’assemblage de la chromatine et la condensation des chromosomes. Des mutations dans les composants de ces complexes multi-protéiques causent diverses maladies chez l’être humain, comme la maladie d’Alzheimer ou... Plus

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    Résumé
    Les complexes multi-protéiques remodelant la chromatine ont été démontrés comme étant impliqués dans différents procédés tels la transcription, la réplication, l’assemblage de la chromatine et la condensation des chromosomes. Des mutations dans les composants de ces complexes multi-protéiques causent diverses maladies chez l’être humain, comme la maladie d’Alzheimer ou différents types de cancer. Parmi ces complexes, nous trouvons le complexe Mi-2/NuRD (nucleosome remodelling and histone deacetylase) qui a d’abord été montré comme étant impliqué dans la régulation ou la modulation de nombreux procédés cellulaires et développementaux en réprimant l’expression des gènes par la désacétylation des histones. De récentes études ont montré que le complexe Mi-2/NuRD pouvait également être impliqué dans l’activation de l’expression génique. C’est pourquoi, les fonctions biologiques du complexe Mi-2/NuRD ne pourraient être totalement comprises que lorsque les conséquences de son association dans les différentes niches biochimiques ne seraient définies. Le génome de C. elegans comprend des orthologues de tous les composants du complexe Mi-2/NuRD des vertébrés dont les deux homologues de Mi-2, LET-418 et CHD-3. On a montré que ces derniers jouaient non seulement des rôles essentiels mais aussi partiellement redondants durant le développement. Par des approches ciblées sur des candidats potentiels et des criblages systématiques, nous avons utilisé des techniques génétiques et biochimiques pour comprendre les fonctions de LET- 418. Ces techniques incluaient le développement de protocoles de précipitation de la chromatine (ChIP), de SSH (suppression subtractive hybridization) et de RNA interférence (RNAi) afin d’identifier les cibles de LET-418 et de caractériser leurs fonctions. Nous avons ainsi montré que LET-418 se liait directement au ligand lag- 2/Delta de Notch en contrôlant le sort de la cellule «ancre» (anchor cell fate) et influençait le destin de plusieurs autres cellules potentiellement impliquées dans la cascade du Notch. De plus, nous avons aussi démontré que LET-418 avec l’aide de LIN-1/ETS se liait sur le promoteur du gène lin-39/Hox afin de réprimer son expression. Pour comprendre les rôles de LET-418 dans d’autres cascades de signalisation, nous avons généré un criblage SSH afin d’identifier de nouvelles cibles de LET-418. Nous avons confirmé que le gène F59A2.4 (clp-1) qui est impliqué dans la formation des teminaisons 3’ et dans la machinerie transcriptionelle de polyadénylation, est surexprimé dans les animaux mutants let-418ts. De plus, la dérégulation confirmée des gènes sqt-2 and sqt-3 établit un lien potentiel entre LET- 418/Mi-2 et la cascade de signalisation du TGF-beta. Finalement, les animaux mutants chd-3(eh4) montrent un phénotype létal après un traitement à la chaleur. Cependant ce dernier phénotype inattendu reste à être élucidé.
    Summary
    Chromatin-remodeling multiprotein complexes are critically involved in processes that include transcription, replication, chromatin assembly, and chromosome condensation. Furthermore, multiple human diseases, including Alzheimer's disease and several types of cancer, are caused by mutations in chromatin-remodeling complexes. One of these complexes is the NuRD complex (nucleosome remodelling and histone deacetylase). In the regulation or modulation of many cellular and developmental processes, the multiprotein Mi-2/NuRDcomplex was first proposed through histone deacetylation to repress gene repression, but the recent study of Mi-2/NuRD complex showed that it is to be involved in gene expression activation as well. Thus, the biological functions of Mi-2/NuRD complex can be fully understood only when the consequences of its association in biochemical niche are defined. The C. elegans genome encodes orthologues of all components of the vertebrate Mi- 2/NuRD complex, among them the two Mi-2 homologues LET-418 and CHD-3. LET-418 and CHD-3 were shown to play essential and partially redundant roles during development. Using both a candidate gene approach and a systematic screen, we have applied genetic and biochemical techniques to elucidate the functions of LET-418, including the development of a chromatin immuno-precipitation protocol and suppression subtractive hybridization (SSH) and RNA interference screens to assay its targets and characterize their functions. Here we show that LET-418 binds directly lag-2/Notch ligand Delta thereby controlling the anchor cell fate and influence fates of other cells putatively influenced by the Notch pathway. LET-418 together with LIN-1/ETS directly binds promoter of the lin-39 /Hox gene to repress its expression. To further understand the roles of LET-418 in other pathways, we have performed a SSH screen to identify some novel targets of LET-418. We confirmed that the gene F59A2.4 (clp-1) is over-expressed in let-418(ts) animals that is involved in 3’end formation and polyadenylation transcriptional machinery. The confirmed disregulations of sqt-2 and sqt-3 make a putative link between LET-418/Mi-2 and the TGF beta pathway. Unexpectedly, the chd-3(eh4) animals show a heat shock lethal phenotype but its mechanism remains unclear.