Mise en évidence d'un signal génomique dans les séquences promotrices humaines et son implication dans le positionnement du nucléosome

Genomic signal in human promoters and its involvement in nucleosome positioning

• Auteur / Autrice : Charles Hébert
• Direction : Hugues Roest Crollius
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Analyse de génomes et modélisation moléculaire
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Site d'initiation de la transcription

Chromatine

Analyse de séquence d'ADN

Transcription génétique

Nucléosomes

Génome humain

Résumé

Les génomes eucaryotes sont compactés sous forme de chromatine dont l'unité fondamentale est le nucléosome. Il a été mis en évidence que le positionnement du nucléosome joue un rôle important pour l'accessibilité de la chromatine et de ce fait, contribue à la régulation de l'expression des gènes. Cependant, la dynamique du remodelage de la chromatine et les mécanismes de positionnement clés nucléosomes sur les régions promotrices des gènes sont peu connus. Deux modèles s'opposent dans la littérature depuis une dizaine d'années : l'existence d'un code génomique (le squelette phospho-diester de TADN jouant un rôle clef dans la reconnaissance entre ADN et nucléosome) et un modèle physique (orientation des sillons de l'ADN et des queues des histones). Ces deux modèles peuvent expliquer la capacité de l'ADN à s'enrouler autour du nucléosome. Cette thèse fournit une analyse d'une collection de séquences promotrices humaines obtenues expérimentalement à partir de la position précise de leur site d'initiation de la transcription (TSS). Des méthodes d'analyse du signal appliquées aux compositions nucléotidiques de ces séquences révèlent une oscillation de période de 10 paires de bases. Cette oscillation, composée de dinucléotides constitués de purines, est positionnée après le TSS et colocalise précisément avec la position des nucléosomes. Cela suggère que cette périodicité jouerait un rôle de guide rotationnel. Ce guide pourrait ainsi exposer la queue des histones à la machinerie transcriptionnelle et notamment la polymérase II. D'autre part, ce travail démontre une corrélation entre cette périodicité et la haute spécificité tissulaire des gènes.

Eukaryotic genomes are packaged as chromatin and nucleosomes represent the fundamental structural brick of this organisation. It is well known that nucleosome positioning is a major contributor to chromatin accessibility, and hence contributes to the regulation of gene expression. However the dynamics of chro matin remodelling and nucleosome positioning around promoters is not fully explained and two models have been opposed in the last decade : the existence of a genomic code (DNA backbone as a key feature for DNA-nucleosome recognition), versus a more physical view (histone tails and DNA groove orientation). Both reflect the ability of DNA to wrap around the nucleosome. This thesis provides an analysis of a collection of human promoters with experimentally well-defined transcription start sites (TSS). Signal processing techniques applied to the average bases composition of this set of sequences aligned to the TSS reveal a 10bp periodic pattern. This pattern, composed of purine dinucleotides, is positioned downstream of the TSS and is precisely co-localised with experimentally positioned nucleosome. This may suggest a rotational guide role for this periodicity signal, enabling histone tails to be exposed to the post translational modifications machinery associated with the polymerase II. Moreover, this work shows that the periodicity pattern quality and amplitude is significantly correlated with highly tissue specific gene.