Arrêt sur image: la transcription freine la mobilité d'un gène unique
L’organisation du génome humain dans le noyau joue un rôle essentiel dans la régulation de son expression. Depuis quelques années nos connaissances sur l’architecture nucléaire et l’agencement des chromosomes en conditions normales et pathologiques évoluent très rapidement, notamment grâce aux approches de biologie moléculaire. Ces techniques de pointe, permettent désormais d’obtenir des informations allant jusqu’à l’échelle de cellules uniques. Néanmoins l’observation en temps réel du comportement d’un gène isolé, tout en contrôlant sa fonction, n’était jusqu’alors pas possible. Une équipe de chercheurs du Centre de Biologie Intégrative de Toulouse
La technique d’étiquetage ANCHOR profite du système de ségrégation des chromosomes bactériens appelé ParB/parS. parS est une séquence d’ADN courte spécifiquement reconnue par la protéine ParB. Insérée à proximité immédiate d’un gène cible dans les cellules humaines, cette séquence bactérienne devient l’unique partenaire de ParB dans la cellule. Il est alors possible de localiser précisément le gène d’intérêt par simple transfection de protéines ParB fluorescentes. Le système ANCHOR, breveté par l’équipe
Le système ANCHOR, combiné au système MS2/MCP
Les résultats de l’analyse quantitative de ces travaux, publiés dans le Biophysical Journal, révèlent tout d’abord que le mouvement du gène étiqueté se trouve confiné, quelques minutes à peine après l’initiation de la transcription. De manière surprenante, avant d’être transcrit, le gène d’intérêt semble plutôt soumis à une diffusion libre, très variable d’une cellule à une autre même en phase G1 du cycle cellulaire. Or, jusqu’alors la chromatine des chromosomes était supposée suivre une diffusion contrainte comme chez la levure. Indépendamment de la mobilité initiale, le mouvement du gène est freiné dès son activation par l’ARN polymérase 2 et le recrutement concomitant de nombreux cofacteurs. La forme active de la polymérase est connue pour s’établir en amas plutôt statiques, ce qui est parfaitement cohérent avec l’idée que le gène soit enfermé dans une cage de protéines lors de sa transcription. A l’intérieur de cette cage, le gène à plus de chance d’entrer en contact avec ses éléments régulateurs. A terme, ceci pourrait composer la signature d’un gène actif et permettre le criblage de nouvelles molécules pharmacologiques agissant sur la transcription. Cette étude ouvre de nombreuses pistes pour mieux comprendre la physique des chromosomes in situ.
En savoir plus
-
Germier, T., S. Kocanova, N. Walther, A. Bancaud, H.A. Shaban, H. Sellou, A. Zaccaria Politi, J. Ellenberg, F. Gallardo, and K. Bystricky. 2017. Real-time chromatin dynamics at the single gene level during transcription activation. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/111179