Caractérisation structurale et fonctionnelle des NuRD Complexes

Structural and Functional Characterization of NuRD Complexes

• Auteur / Autrice : Jesus Gomez de Segura
• Direction : Christiane Schaffitzel, Andrew McCarthy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Structurale et Nanobiologie
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European molecular biology laboratory (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Andréa Dessen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frank Sobott, Patrick Schultz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Juan Reguera

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches embryonnaires

Cryomicroscopie

Histone désacétylase

Mots clés libres

NuRD

Structure

Cryo-EM

Cellules Souches Embryonnaires

Pluripotence

Chd4

NuRD

Structure

Cryo-EM

Embryonic Stem Cell

Pluripotency

Chd4

Résumé

Le complexe de remodelage des nucléosomes et de désacétylation des histones (NuRD) est l'un des principaux régulateurs épigénétiques du génome. Il contribue à la formation et au maintien de l'hétérochromatine, une structure très dense d'ADN et de protéines réprimant la transcription. La NuRD joue un rôle central dans les processus biologiques pertinents tels que la régulation de la pluripotence ou la tumorigenèse. Malgré cela, sa structure et son mécanisme d'action restent largement inconnus. Cela est dû en grande partie à l'hétérogénéité inhérente de composition et de conformation de NuRD. Dans ce travail de doctorat, nous avons essayé de surmonter ces défis en utilisant une approche multidisciplinaire. Nous avons combiné la purification par affinité de complexes et de sous-unités NuRD endogènes et recombinants, la réticulation, la cryo-microscopie électronique et la spectrométrie de masse. Grâce à cela, nous avons pu identifier un sous-complexe d'histone désacétylase stable à activité indépendante (PMMR) et résoudre sa structure à 16,6 Å. Nous avons également obtenu des structures à faible résolution de plusieurs sous-complexes plus petits. L'étude de ces sous-complexes nous a permis de proposer un processus d'assemblage Holo-NuRD, conduisant à la publication d'un article scientifique.Mots-clés: NuRD, régulation épigénétique, remodelage de la chromatine, histone désacétylase, Cryo-EM

The nucleosome remodeling and histone deacetylase (NuRD) complex is one of the main epigenetic regulators of the genome. It contributes to the formation and maintenance of the heterochromatin, a tightly packed structure of DNA and proteins that represses transcription. NuRD plays a central role in relevant biological processes such as pluripotency regulation or tumorigenesis. Despite that, its structure and action mechanism remain unknown. This is largely due to the inherent compositional and conformational hetesrogeneity of NuRD. In this PhD work we tried to overcome these challenges using a multidisciplinary approach. We combined affinity purification of endogenous and recombinant NuRD complexes and subunits, cross-linking, electron cryo-microscopy and mass spectrometry. Thanks to that we were able to identify a stable histone deacetylase subcomplex with independent activity (PMMR) and solve its structure at 16.6 Å. We also obtained low resolution structures of several smaller subcomplexes. Studying these subcomplexes allowed us to propose a Holo-NuRD assembly pathway, leading to the publication of a scientific paper.Key words: NuRD, Epigenetic regulation, Chromatin remodeling, Histone deacetylase, Cryo-EM