Analyse fonctionnelle d'une nouvelle voie de répression transcriptionnelle, dépendante de petits ARNs, et ciblant préférentiellement les régions génomiques à évolution rapide chez les plantes. – NERDPATH

Chez les eucaryotes, la compaction de la chromatine en une structure connue sous le nom d'hétérochromatine est impliquée dans plusieurs fonctions telles que la transmission des chromosomes, la répression des gènes via des mécanismes de régulation épigénétique, ou la suppression de la recombinaison. Ces dernières années, une percée majeure dans l'étude des régulations épigénétiques a consisté en la découverte de l'implication des mécanismes d'interférence ARN (RNAi) dans l'assemblage de l'hétérochromatine et la répression transcriptionnelle des gènes (TGS). La voie de méthylation de l'ADN guidée par des siRNAs de 24 nucléotides (ou RdDM) a été plus particulièrement étudiée et constitue l'archétype des voies de formation d'hétérochromatine médiées par des siARNs. Une étude récente menée par l'équipe du partenaire 1 a récemment démontré l'existence chez les plantes d'une nouvelle voie de méthylation de l'ADN impliquant des siRNAs de 21nt qui réprime spécifiquement certains loci endogènes correspondant à des pseudogènes, des ARNs non codants intergéniques et des régions répétées. Cette voie de silencing différente du RdDM dépend de la protéine NERD1 (for Needed for RDR1 dependent DNA methylation 1), une protéine contenant plusieurs domaines dont notamment un domaine de liaison aux histones de type PHD et une plateforme de liaison aux protéines Argonaute (motif Ago-Hook). Elle fait également intervenir plusieurs facteurs comme RDR1, RDR6 et AGO2 qui, jusqu'ici, avaient été impliqués dans différents aspects de silencing génique post-transcriptionnel (PTGS) chez Arabidopsis. De façon intéressante, une étude comparative des génomes de plusieurs écotypes d’Arabidopsis indique que les cibles de NERD1 ne sont présentes que chez l’écotype Columbia et ses voisins proches, ce qui suggère que cette voie de TGS ait évolué pour cibler préférentiellement des séquences nouvelles, potentiellement actives. L'identification de cette voie ajoute un niveau de complexité supplémentaire aux mécanismes par lesquels le silencing par interférence ARN peut réguler l'expression des gènes chez les plantes. Elle pose en outre la question du rôle et de l'importance de cette nouvelle voie de régulation génique lié à la chromatine. C'est dans un tel contexte que nous proposons ici de poursuivre l'analyse de cette voie de silencing dite "dépendante de NERD1" et qui constitue une nouvelle voie de silencing transcriptionnel de gènes. Plus particulièrement, nous envisageons: (1) d’étudier plus en détails le rôle de la famille de protéines de type NERD1 chez Arabidopsis et le riz, (2) d'élucider la composition de la voie NERD1 par des approches de génétique et de biochimie, (3) d'analyser les mécanismes d'action de la voie NERD1, et plus spécifiquement la participation éventuelle des machineries d'intégration des histones ou des variants d'histones et enfin (4), d'analyser au niveau biochimique et structural la spécificité de liaison du domaine PHD de NERD1 aux histones. Cette analyse de la voie NERD1 devrait nous permettre de mettre en lumière de nouveaux types de modifications épigénétiques chez les plantes. Ce projet repose sur une étroite collaboration entre l'équipe du partenaire 1, dont l'expertise en biochimie et biologie moléculaire est reconnue dans le domaine du TGS, celle du partenaire 2 qui est l'équipe française leader dans le domaine de la chromatine chez les plantes et celle du partenaire 3 spécialisée notamment dans la purification de complexes protéiques eucaryotes impliqués dans les régulations épigénétiques. De plus, les collaborations déjà établies avec des groupes de recherche français ou étrangers permettront d'acquérir le matériel ou l'expertise technique nécessaire à une avancée efficace de ce projet. Le travail de ces trois groupes réunissant des analyses fonctionnelles, biochimiques et structurales que chacun maîtrise devrait permettre de progresser dans la compréhension de cette nouvelle voie de méthylation de l'ADN guidée par des siRNA.