Détermination de la structure secondaire d'une région de l'ARN Xist nécessaire à l'inactivation du chromosome X, la région des A-repeats, et identification de ses partenaires protéiques ayant un rôle structural ou fonctionnel dans l'inactivation

2D structure determination of a region from Xist RNA involved in X chromosome inactivation called the A-repeats region and identification of its protein partners having a structural or functional role in X inactivation

• Auteur / Autrice : Sylvain Maenner
• Direction : Athanase Visvikis, Christiane Branlant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ARN, biogenèse et structure / fonction
• Date : Soutenance le 10/11/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UR 7214 AREMS
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Athanase Visvikis, Christiane Branlant, Luisa Dandolo, Pascale Romby, Philip Avner
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luisa Dandolo, Pascale Romby

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inactivation génique

Mots clés libres

Inactivation du chromosome X

Complexe PRC2

ARN Xist

Région des A-repeats

Purification de RNP

Résumé

L’inactivation d’un des deux chromosomes X dans les cellules d’organismes femelles permet d’assurer un taux similaire des transcrits des gènes liés aux chromosomes X entre les deux sexes. L’ARN non codant Xist d’environ 17000 nts joue un rôle central dans ce processus. Il habille le futur chromosome X inactivé et induit la mise en place de modifications épigénétiques qui permettent d’éteindre l’expression des gènes. Une région d’approximativement 500 nts située à l’extrémité 5’ de l’ARN Xist est nécessaire à l’initiation de l’inactivation. Cette région appelée region des A-repeats contient 8 répétitions d’une séquence de 24 nucléotides. La délétion de cette région provoque un défaut d’inactivation, ce qui souligne son importance dans le processus. Etant donné que la fonction d’un ARN est bien souvent conditionnée par sa structure 2D, mon travail de thèse a consisté à réaliser l’étude expérimentale de la structure 2D de la région des A-repeats, ceci en utilisant des sondes de la structure secondaire des ARN en solution et une méthode de FRET. Nous avons montré que la région des A-repeats se structure selon 2 grandes structures tige-boucle irrégulières formées par l’appariement 2 à 2 des éléments répétés. Par purification des RNP et identification de leurs protéines, nous avons démontré que le complexe PRC2, impliqué dans la mise en place des marques épigénétiques du Xi, se lie à la région des A-repeats. Nous avons également identifié un grand nombre d’autres protéines pouvant avoir un rôle dans l’activité de la région des A-repeats (PTB, KSRP, Sam68, Vigiline, RHA, TIAR, DEK, H1, BRML1, Rod1, Lin28). Leurs implications dans l’inactivation du chromosome X est en cours de vérification.

Silencing of one X chromosome (XCI) in cells of mammalian female ensures sex chromosome dosage compensation between male and female. The 17kb Xist ncRNA plays an essential role in XCI. Its spread along the future inactivated X chromosome is associated with major modifications of the epigenetic status of this chromosome, including histone H3K27 methylations mediated by PRC2 complex. One key part of Xist necessary for XCI initiation is the phylogenetically conserved A region. It lies at the 5’ end of the Xist molecule and contains 8 of a 24-nucleotides motif. Female mouse embryos carrying a mutated Xist deleted for the A region are selectively lost during embryogenesis, which underlines the importance of this element. We performed the first experimental analysis of the structure of the entire A region in solution. By the use of chemical and enzymatic probes and FRET experiments, using oligonucleotides carrying fluorescent dyes, we established a 2D structure for the A region that contains two long stem-loop structures each including 4 repeats which interact together two by two. By immunoprecipitation assays and mass spectrometry analysis, we identified the protein partners of the A region. We demonstrated that the A region associate with PRC2 components which is responsible for the apposition of epigenetic modifications of X inactive chromosome. Others proteins which would have a role in A region function were also identified (PTB, KSRP, Sam68, Vigiline, RHA, TIAR, DEK, H1, BRML1, Rod1, Lin28).