Relations entre maintenance du génome et transcription pervasive – GeMaPer

La transcription non-codante du génome (transcription pervasive) est une caractéristique universelle des transcriptomes eucaryotes et procaryotes. L’ADN étant le support d’un grand nombre de micro-machines moléculaires impliquées simultanément dans la lecture, la duplication et la préservation de l’information génétique, il est essentiel de coordonner ces activités afin d’éviter toute interférence pouvant menacer l’intégrité du génome.
Le but de ce projet est de caractériser les interactions fonctionnelles entre la transcription pervasive et les machineries de réplication et de réparation du génome en combinant notre expertise dans ces domaines de recherche. Ce projet s’appuie sur une grande quantité de données préliminaires et indépendantes, qui justifient de combiner nos efforts pour répondre à ces questions fondamentales.
Au cours de la phase S, la réplication de l’ADN est initiée à partir de nombreuses origines, dont l’efficacité et le temps d’activation varie fortement. Nos travaux préliminaires indiquent que cette variabilité dépend du contexte transcriptionnel autour des origines de réplication. La première partie de ce projet vise à étudier les interactions fonctionnelles entre la transcription pervasive et l’initiation de la réplication. Nous utiliserons plusieurs stratégies complémentaires afin de modifier le transcriptome pervasif et analyser simultanément les modifications du profil de réplication et de distribution de RNAPII au niveau pangénomique. Ceci nous permettra d’associer des modifications spécifiques des programmes de transcription et de réplication afin d’en dériver des interactions fonctionnelles précises.
La deuxième partie du projet s’appuie sur des résultats préliminaires surprenants obtenus par l’équipe Pasero, qui montrent que les fourches issues des origines précoces activent le checkpoint de réplication lorsqu’elles rencontrent les premiers gènes, potentiellement via des collisions entre ADN et ARN polymérases. Ce stress réplicatif est transitoire et limité à la proximité des origines précoces. Nous proposons que ces conflits activent le checkpoint de réplication afin d’éteindre transitoirement la transcription et éviter que ce stress réplicatif s’étende au reste du génome. Cette hypothèse originale sera testée en analysant finement l’arrêt des fourches et des RNAPII. Nous chercherons également à mieux comprendre comment le checkpoint de réplication restreint cette interférence aux régions précoces en identifiant les cibles du checkpoint impliquées dans ce processus.
La troisième partie du projet porte sur le rôle inattendu du complexe Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX), acteur clé de la réponse aux lésions de l’ADN, dans la transcription. Nous avons découvert que les mutants MRX présentent des défauts de terminaison de la transcription au niveau des sites d’action du complexe Nrd1-Nab3-Sen1 (NNS), impliqué dans le contrôle de la transcription pervasive. La co-localisation des complexes MRX et NNS suggère que MRX pourrait jouer un rôle direct dans la terminaison de la transcription. Nous allons joindre nos efforts afin d’analyser ces défauts de terminaison et caractériser le mécanisme impliqué. En particulier, nous allons tester la possibilité que le complexe MRX puisse ralentir la progression de la RNAPII en se fixant directement au site de terminaison ou en favorisant la formation de régions déplétées en nucléosomes permettant de recruter des facteurs de terminaison.
En conclusion, nous proposons ici d’aborder plusieurs questions d’une importance majeure pour la coordination de mécanismes génétiques fondamentaux permettant le maintien, l’expression et la transmission de l’information génétique. La plupart des approches expérimentales proposées sont complexes et ambitieuses, mais elles sont largement justifiées par l’importance des questions posées. Nous sommes convaincus d’être dans une position idéale pour aborder ces challenges, aussi bien du point de vue de l’expertise scientifique que technique.