Structure et fonction du coactivateur NuA4/TIP60 – NuA4

Notre objectif est de déterminer la structure et la fonction du coactivateur transcriptionnel NuA4 et de son partenaire SWR1, impliqué dans le remodellage de la chromatine, en combinant les approches de biologie moléculaire, de biologie structurale, en particulier la cryo-microscopie électronique (cryo-EM), et de la chimie biologique. La régulation de la transcription est un mécanisme vital qui détermine l’identité cellulaire et influence tous les aspects physiologiques et physiopathologiques de la cellule. La transcription des gènes est étroitement contrôlée et nécessite l'action coordonnée de plusieurs protéines qui déclenchent l'assemblage du Complexe de Pré-Initiation (PIC) sur le promoteur des gènes transcrits, conduisant à l’initiation correcte de la transcription. Les activateurs de la transcription séquence-spécifique ainsi que les modifications post-traductionnelles des histones concourent au recrutement d’une classe particulière de facteurs de transcription : les complexes coactivateurs. Ces derniers agissent comme des facteurs de liaison et transmettent l’information d’activation génique depuis les activateurs jusqu’aux protéines du PIC. Les co-activateurs modifient la structure de la chromatine autour de la région du promoteur et coordonnent l'assemblage du PIC avec les modifications épigénétiques de la chromatine et les événements de signalisation médiés par les activateurs.
Notre objectif est de comprendre le rôle fonctionnel, l'organisation structurale et le mode d'action du co-activateur transcriptionnel NuA4. Ce complexe multi-protéique comportant 13 sous-unités distinctes pour un poids moléculaire de 1,0 MDa, intègre la signalisation épigénétique en lisant et en écrivant des modifications post-traductionnelles des histones, interagit avec des activateurs transcriptionnels et incorpore des variants d'histones spécifiques des gènes actifs. La sous-unité Esa1 de NuA4 est une acétyltransférase capable de modifier l'histone H4. La sous-unité Tra1 est interagi avec les activateurs transcriptionnels, établissant ainsi la liaison avec les voies de signalisation cellulaire. NuA4 participe également au recrutement du variant d’histone H2A.Z, un marqueur de la chromatine associé aux promoteurs des gènes actifs. Pour cela, NuA4 interagit avec le remodeleur de chromatine SWR1. Chez l'homme, les homologues de NuA4 et SWR1 sont physiquement associés pour former le complexe TIP60 / p400, qui regroupe les activités acétyltransférase (TIP60) et d'échange d'histone (p400).
Malgré leur importance biologique, l'organisation structurale des complexes NuA4 et SWR1 est mal comprise et nous déterminerons un modèle à haute résolution de NuA4 par cryo-EM. Le mécanisme qui régit le recrutement de ces facteurs sur le promoteur des gènes est mal connu et nous formerons des complexes supramoléculaires entre NuA4 et, à la fois des activateurs transcriptionnels et des nucléosomes, pour comprendre le réseau d'interactions qui recrute NuA4 aux promoteurs. Avec l'aide de chimistes, nous mesurerons les constantes d’interaction de NuA4 avec de petites molécules inhibitrices, des queues d'histones modifiées et des domaines d'activation afin de quantifier le réseau d’interaction du complexe NuA4. Pour stabiliser la conformation de ces machines moléculaires et atteindre une résolution proche de l'atome, nous allons synthétiser des réactifs chimiques bi-fonctionnels afin d'établir des connexions entre des domaines protéiques flexibles. Enfin, l'association de NuA4 avec le remodeleur de chromatine SWR1 n'est pas étudiée à ce jour au niveau structural bien que l'activité d'échange d'histone H2A.Z soit centrale pour l'expression régulée des gènes. Nous analyserons la structure du complexe NuA4 / SWR1 par cryo-EM, ainsi que celle d’intermédiaires réactionnels du mécanisme d’échange d’histones. Nous étudierons également la structure et la fonction des complexes humains TIP60 / p400 homologues pour mieux comprendre le mécanisme d'échange.