Assemblage des histones couplé à la synthèse d'ADN par le chaperon CAF-1 – CAFinDS

Les modifications post-transcriptionnelles, les variants et les protéines de liaison aux histones constituent, en plus de la séquence des gènes, une information qui contribue à la régulation de l'accessibilité de l'ADN, et à la programmation de l’identité cellulaire. Le remodelage de la chromatine au cours des métabolismes de l'ADN, comme la réplication, la réparation et la transcription, peuvent compromettre ces domaines chromatiniens et menacer l'identité cellulaire. Ce type de dommage épigénétique contribue souvent à de mauvaise évolution de tumeurs, l’apparition des maladies du vieillissement ou l’aggravation d’infections virales. Le dépôt des histones sur l'ADN est facilité par une famille de protéines appelées chaperons d'histones, qui les escortent et assurent également un couplage avec d'autres processus tels que la réplication/réparation de l'ADN ou la transcription des gènes. Le dépôt des histones H3-H4 est assuré in vivo par deux voies distinctes selon qu'il est couplé ou non à la synthèse de l'ADN. Alors que plusieurs chaperons ont déjà été identifiés pour le dépôt des histones H3-H4 indépendant de la synthèse de l'ADN, un seul chaperon est connu à ce jour pour favoriser le dépôt des histones H3-H4 dans le contexte de la synthèse de l'ADN, le Chromatin Assembly Factor 1 (CAF-1).
CAF-1 est un complexe conservé au cours de l'évolution comprenant trois sous-unités. Malgré son rôle biologique central, aucune structure du complexe entier n'a été rsolue. La plus grande sous-unité, centrale pour la formation du complexe, est la moins conservée (21% d'identité entre la levure et l’homme). Sa structure, comprend plusieurs régions prédites comme désordonnées. De façon remarquable, la protéine de la levure S. pombe est plus courte et moins désordonnée. L'objectif du projet CAFinDS est d'élucider les mécanismes moléculaires associés au dépôt des histones par CAF-1. Pour ce projet, nous nous appuierons sur l'expertise des quatre partenaires, ainsi que sur un ensemble de données préliminaires solides, pour élucider les mécanismes d'action de CAF-1 mieux définir son action pendant la réplication et la réparation par recombinaison homologue. Les études fonctionnelles bénéficieront d’informations structurales sur CAF-1 et son mode d’interaction avec les acteurs essentiels de ces voies. L'implication de CAF-1 dans la différenciation cellulaire sera également explorée grâce à des mutants perturbant sa reconnaissance spécifique pour les variants des histones réplicatives (données préliminaires). Notre hypothèse est que la plasticité structurale de CAF-1 et des histones, impliquant un ensemble d'interactions compétitives/coopératives et des changements conformationnels, est essentielle pour le permettre le dépôt des histones par CAF-1 sur l’ADN. Nous entreprendrons donc des études structurales intégrant des informations provenant de régions ordonnées et non structurées de CAF-1 et explorerons les changements de conformation possibles lors de la liaison des histones et de l'ADN.
Le consortium est idéalement positionné pour répondre à ces objectifs, il réunit des équipes reconnus pour leur expertise dans les études structurales dédiées aux facteurs de la chromatine et dans la biologie de l'assemblage du nucléosome et de l'impact des caractéristiques chromatiniennes/épigénétiques sur la stabilité, la réplication et la réparation du génome. Les études cellulaires incluront des approches génétiques et de biologie cellulaire dans des lignées pertinentes de souris et humaines, ainsi que chez la levure S. pombe. Les résultats obtenus apporteront une vision intégrée du mécanisme d'action de CAF-1. Cette connaissance est non seulement d'un intérêt fondamental mais également importante pour notre compréhension des dérégulations des états épigénétiques observés dans de nombreuses maladies, y compris les cancers, les infections virales, mais également dans le vieillissement et les maladies neurodégénératives.