Role of general regulatory factors in the control of gene expression and transcription fidelity

par Drice Challal

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Domenico Libri.

Soutenue le 02-07-2019

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Institut Jacques Monod (Paris) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Olivier Namy.

Le jury était composé de Domenico Libri, Olivier Namy, Torben Heick Jensen, Cosmin Saveanu, Stéphane Marcand, Claire Rougeulle.

Les rapporteurs étaient Torben Heick Jensen, Cosmin Saveanu.

  • Titre traduit

    Rôle des facteurs de transcription dans le contrôle de l'expression des gènes et de la fidélité de la transcription


  • Résumé

    Ces dernières décennies ont été marquées par la découverte de la transcription dite « cachée » ou « pervasive ». Il a été en effet montré que la majeure partie du génome des eucaryotes est transcrite, donnant naissance à la formation de nombreux ARNs non-codants. La délimitation des unités de transcription apparait essentielle dans le contrôle de l’expression des gènes mais également dans le maintien de l’intégrité des processus associés à l’ADN en limitant notamment l’apparition de conflits avec la transcription. Dans ce contexte, l’initiation et la terminaison de la transcription représentent des étapes clés dans le partitionnement du génome et le métabolisme des ARNs. Nous avons montré que certains facteurs de transcription, appelés GRFs (General Regulatory Factors) chez la levure S. cerevisiae, jouent un rôle important dans le contrôle de la transcription pervasive à la fois au niveau de l’initiation mais également de la terminaison de la transcription et sont également requis pour assurer la fidélité de la transcription des gènes codant les ARN messagers. Nous avons prouvé que les GRFs liés au niveau des régions promotrices sont capables d’induire la terminaison de la transcription en bloquant physiquement la progression d’ARN polymérases issues de la translecture des terminateurs situés en amont. D’après nos études, cette voie de terminaison appelée « roadblock » est très répandue à l’échelle du génome et joue un rôle important dans la protection des promoteurs contre l’interférence transcriptionnelle. Nous avons également découvert que les GRFs limitent la transcription pervasive en obstruant les sites d’initiations ectopiques situés à proximité de leur site de fixation sur l’ADN. Ces facteurs sont aussi impliqués dans le contrôle de l’expression des gènes codants en favorisant l’utilisation de sites d’initiations les plus appropriés, c’est-à-dire, permettant la synthèse d’ARNs ayant un fort potentiel codant. Le rôle des GRFs dans le contrôle de l’initiation apparait intimement lié à leur capacité à correctement positionner les nucléosomes au niveau des promoteurs en collaboration avec les facteurs de remodelage de la chromatine.


  • Résumé

    The last decades have been marked by the discovery of pervasive transcription. Indeed, many studies have shown that transcription by RNA polymerase II is not restricted to annotated regions but is widespread in eukaryotic genomes, leading to the production of a plethora of non-coding RNAs. Precise delimitation of transcriptional units appears to be essential to ensure robust fidelity of gene expression and to maintain the integrity of DNA-associated events by preventing the occurrence of conflicts with transcription. In this respect, accurate transcription initiation and termination represent crucial mechanisms to partition the genome and define the correct processing of RNA molecules. Here, we show that yeast general regulatory factors (GRFs), a class of highly expressed transcription regulators, control pervasive transcription at the level of initiation and termination and are also involved in the fidelity of initiation of mRNA-coding genes. We demonstrate that GRFs bound at promoter regions can elicit transcription termination by physically impeding the progression of polymerases mainly deriving from readthrough transcription at upstream canonical termination sites. We provide evidence that this termination pathway named roadblock is widespread throughout the yeast genome and protects promoter regions from transcriptional interference. Furthermore, we establish that the presence of general regulatory factors also limits pervasive transcription at the level of initiation, notably by occluding spurious transcription start sites present in the vicinity of their binding sites. We also unveil the importance of these factors in promoting correct transcription start site selection at mRNA-coding genes thus favouring the synthesis of transcripts with an appropriate coding potential. Finally, we determine that the role of GRFs in controlling proper initiation is intimately linked to their ability to correctly position nucleosomes in promoters, a role that occurs independently from but in cooperation with chromatin remodelers.


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