Analyse fonctionnelle de la dynamique de l’hétérochromatine à la sortie de la phase stationnaire dans la levure bourgeonnante

Functional analysis of heterochromatin dynamics after exit from stationary phase in budding yeast

• Auteur / Autrice : Ana Hrgovcic
• Direction : Marta Radman-Livaja
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 23/04/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Armelle Lengronne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marta Radman-Livaja, Armelle Lengronne, Sigurd Braun, Fabrice Caudron, Fred van Leeuwen, Isabelle Sagot, Ann Ehrenhofer-Murray, Jean-Christophe Andrau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sigurd Braun, Fabrice Caudron

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN -- Réplication

Histones

Hétérochromatine

Mots clés libres

Heterochromatine

Histones

Replication

Levure

Heterochromatin

Histones

Replication

Nutrient starvation

Yeast

Résumé

Le complexe SIR (Silent Information Regulateur) est l’acteur principal de la formation de l’hétérochromatine dans la levure bourgeonnante. L’hétérochromatine est responsable pour la répression épigénétique des gènes sous-jacents. L’héritage épigénétique des gènes réprimés d’une génération cellulaire à la suivante requiert que le complexe SIR soit reconstitué correctement sur les deux copies de l’ADN nouvellement répliqué, après avoir été démonté par le passage de la fourche de réplication. Cependant, la dynamique d’échange des sous-unités du complexe SIR pendant le cycle cellulaire et les mécanismes de son héritage ne sont pas encore très bien compris. Nous avons utilisé la méthode RITE (Recombination-Induced Tag Exchange) et le ChIP-seq pour mesurer la vitesse d’échange des sous-unités Sir3 dans le complexe SIR pendant et après la sortie de la phase stationnaire générée par la carence de nutriments. Nos résultats indiquent que les protéine Sir3 maternelles sont complètement remplacées par des protéines nouvellement synthétisées à la fin du premier cycle cellulaire après la sortie de la phase stationnaire. L’augmentation soudaine de la vitesse d’échange de Sir3 en conjonction avec la déplétion partielle de la protéine qui s’est produite pendant la phase stationnaire est à l’origine de la déstabilisation transitoire du complexe SIR et la dé-répression temporaire des gènes hétérochromatiniens dans un nombre de cellules qui quoique petit est pour le moins significatif. Enfin, notre analyse de la dynamique de l’expression génique des souches qui contiennent différentes quantités du complexe SIR lié à l’hétérochromatine suggère que la déstabilisation du complexe SIR dans des conditions où la quantité de Sir3 n’est pas optimale a des répercussions globales qui provoquent une réactivation plus rapide de la transcription sur des centaines de gènes.

The budding yeast SIR complex (Silent Information Regulator) is the principal actor in heterochromatin formation, which causes epigenetically regulated gene silencing phenotypes. Epigenetic inheritance of transcription states requires that the SIR complex, which is disassembled upon passage of the replication fork, be faithfully reconstituted on newly replicated DNA. The dynamics of SIR complex maintenance during the cell cycle and the mechanisms of its inheritance are still not very well understood. We are using the Recombination-Induced Tag Exchange (RITE) method and ChIP-seq to measure genome wide turnover rates of Sir3 proteins during and after exit from stationary phase caused by nutrient starvation. Our results indicate that maternal Sir3 is almost completely replaced with newly synthesized proteins by the end of the first cell cycle after release from stationary phase. The sudden increase in Sir3p turnover rates compounded with partial Sir3p depletion that occurred during stationary phase causes transient SIR complex destabilization and temporary de-repression of heterochromatic genes in a small but significant number of cells. Our analysis of genome wide gene expression dynamics during and after release from stationary phase in strains with varying levels of SIR complex enrichment at heterochromatic loci suggests that SIR complex destabilization in conditions of suboptimal Sir3 occupancy has genome-wide repercussions that cause faster reactivation of transcription at hundreds of genes.