Bases moleculaires de la programmation post-méiotique du genome male – EpiSperm3
Programmation post-meiotique du génome mâle
EpiSperm 3 est une continuation d'un projet ambitieux qui vise à comprendre les bases moléculaires de la programmation du génome mâle haploïde, un processus qui reste une véritable boite noire en biologie.
Programmation post-meiotique du génome mâle
Ce programme suit deux autres programmes de recherche soutenus par l'ANR, EpiSperm1 et EpiSperm2. Il comporte 3 Workpackages (WP) qui visent à démanteler les bases moléculaires de l'éviction des histones sui se produit au cours des stades tardifs de la spermatogenèse. Ces WP considèrent le rôle des variants d'histone (WP1), le contrôle et la fonction de l'hyperacétylation des histones se produisant avant leur éviction (WP2), et le rôle de l'acylation (autres que l'acétylation) des histones dans la programmation du génome et l'éviction des histones (WP3).
Génération des souris KO, mise en place des approches génomiques et protéomiques et l'utilisation de la biologie structurale.
Nos études sur le variant d'histone, H2A.L.2 montrent pour la première fois comment les nucléosomes se transforment en nucléoprotamines. Ce travail vient d'être publié dans le journal Molecular Cell.
Nous avons pu aussi montré que la butyrylation des histones est un élément important dans le contrôle de la transcription et général et dans le cotrôle de la programmation du génome mâle en particulier. Ce travail a été aussi publié dans la revue Molecular Cell.
En collaboration avec Daniel Panne (partenaire du projet) nous avons montré comment l'acétyltransférase p300 assure l'acylation des histones. Ce travail vient d'être publié dans la revue Nature Chemical Biology.
Finalement en collaboration avec Christoph Muller (EMBL) nous avons montré comment Brdt, l'acteur majeur de la réorganisation de la chromatine dans les cellules spermatogéniques, utilise son premier bromodomaine pour interagir avec la chromatine. Ce travail vient d'être publié dans la revue Nature Communications.
Après seulement 1 an et demi nous avons eu une contribution remarquable attestée par la publication de plusieurs articles à fort impact: Molecular Cell (deux articles), Nature Chem. Biol., Nature Comm., eLife and EMBO J ainsi que deux articles de méthode, Nature Protoc, Methods Mol Biol.
Les travaux en cours continuent à développer les retombées de ces découvertes.
Histone Variant H2A.L.2 Guides Transition Protein-Dependent Protamine Assembly in Male Germ Cells. Barral S, Morozumi Y, Tanaka H, Montellier E, Govin J, de Dieuleveult M, Charbonnier G, Couté Y, Puthier D, Buchou T, Boussouar F, Urahama T, Fenaille F, Curtet S, Héry P, Fernandez-Nunez N, Shiota H, Gérard M, Rousseaux S, Kurumizaka H, Khochbin S. Molecular Cell. 2017 Apr 6;66(1):89-101
Dynamic Competing Histone H4 K5K8 Acetylation and Butyrylation Are Hallmarks of Highly Active Gene Promoters. Goudarzi A, Zhang D, Huang H, Barral S, Kwon OK, Qi S, Tang Z, Buchou T, Vitte AL, He T, Cheng Z, Montellier E, Gaucher J, Curtet S, Debernardi A, Charbonnier G, Puthier D, Petosa C, Panne D, Rousseaux S, Roeder RG, Zhao Y, Khochbin S. Molecular Cell. 2016 Apr 21;62(2):169-80
Structure of p300 in complex with acyl-CoA variants. Kaczmarska Z, Ortega E, Goudarzi A, Huang H, Kim S, Márquez JA, Zhao Y, Khochbin S, Panne D. Nature Chem Biol. 2017 Jan;13(1):21-29.
A bromodomain-DNA interaction facilitates acetylation-dependent bivalent nucleosome recognition by the BET protein BRDT. Miller TC, Simon B, Rybin V, Grötsch H, Curtet S, Khochbin S, Carlomagno T, Müller CW. Nature Commun. 2016 Dec 19;7:13855
Purification and Analysis of Male Germ Cells from Adult Mouse Testis. Buchou T..Khochbin S.
Methods Mol Biol. 2017;1510:159-168.
Remodeling somatic nuclei via exogenous expression of protamine 1 to create spermatid-like structures for somatic nuclear transfer. Czernik M, I..Khochbin S, Loi P. Nature Protoc. 2016 Nov;11(11):2170-2188
Structural Basis of STAT2 Recognition By IRF9 Reveals Molecular Insights Into ISGF3 Function. Rengachari S.. Panne D. (2017). bioRxiv 131714; doi: 10.1101/131714
Insights into the molecular architecture and histone H3-H4 deposition mechanism of the CAF1. Sauer P.. Panne D. (2017) eLife, doi:10.7554/eLife.23474
Structural evidence for Nap1–dependent H2A–H2B deposition and nucleosome assembly. Aguilar.,.Panne D. (2016). EMBOJ. 35(13):1465-82.
Durant ces 15 dernières années, notre objectif scientifique a été de s'attaquer à l'un des domaines les plus obscurs de la biologie moderne qui est la programmation post-méiotique du génome mâle et la mise en place d’un épigénome mâle transportable. Cet effort a été soutenu successivement par deux programmes ANR de quatre ans, EpiSperm1 et EpiSperm2. Aujourd’hui nos réalisations nous placent parmi les groupes leaders dans ce domaine. Nous proposons ici de poursuivre cet effort à travers un projet EpiSperm3, afin d’exploiter complètement les modèles de souris que nous avons générés, et de générer de nouvelles connaissances. Ce programme est organisé en trois « work packages » considérant respectivement le rôle des variants d’histone dans l’envahissement des nucléosomes par les protéines de transition et les protamines, le rôle de l’hyperacétylation des histones comme signal pour l’éviction des histones et enfin le rôle de tout un groupe d’acylations qui, en compétition avec l’acétylation, modifient la fonction de la chromatine. Ce travail nous permettra non seulement d’identifier avec grande précision les mécanismes moléculaires de la «métamorphose» d'une structure génomique nucleosomale en un nouveau mode de conditionnement du génome, mais aussi devrait générer de nouveaux concepts applicables à biologie de la chromatine et de l'épigénétique en général.
Coordination du projet
Saadi Khochbin (Institut Albert Bonniot CR UJF/Inserm U823)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
IAB Inserm U823 Institut Albert Bonniot CR UJF/Inserm U823
UVHCI-EMBL CNRS-UJF-EMBL International Unit (UMI 3265)
Aide de l'ANR 450 000 euros
Début et durée du projet scientifique :
septembre 2015
- 48 Mois
