Régulation nutritionnelle dépendante du complexe de pré-initiation de la transcription par la O-GlcNAcylation de la TATA-Box Binding Protein – TaNGoT

L'expression des gènes est assurée par trois ARN polymérases (RNAP), chacune étant dédiée à une classe spécifique de gènes. L'assemblage de complexes moléculaires spécifiques au niveau des promoteurs des gènes forme des complexes de pré-initiation (PIC) qui assurent le recrutement et le positionnement de la bonne RNAP. Parmi la variété de facteurs nécessaires à la formation d'un PIC fonctionnel, la TATA-Box binding protein (TBP) fut longtemps vue comme une plateforme commune, universellement conservée, d'assemblage du PIC ayant un rôle passif dans la régulation de l'expression génique. Cependant, nos données récentes ont montré que TBP est un acteur clé dans la régulation dynamique de l'initiation de la transcription et qu'elle est dynamiquement modifiée par O-GlcNAcylation sur les résidus T114, T126 et S158. La O-GlcNAcylation est une modification post-traductionnelle des protéines nucléocytoplasmiques finement contrôlée par deux enzymes uniques. La O-GlcNAc transférase ajoute le sucre tandis que la O-GlcNAcase le retire. La O-GlcNAcylation régule de manière dynamique les activités d’acteurs moléculaires virtuellement impliqués dans tous les processus cellulaires tels que la signalisation cellulaire, le métabolisme, l'épigénétique et la transcription. Il est désormais clair que la O-GlcNAcylation joue un rôle essentiel de régulateur nutritionnel et du stress dans presque tous les aspects de la physiologie cellulaire. De plus en plus de travaux placent la O-GlcNAcylation au croisement de l'état nutritionnel, de l'homéostasie cellulaire et de l'établissement de maladies chroniques au-delà de celles généralement désignées comme les pathologies liées au métabolisme.
Nous avons précédemment montré que la O-GlcNAcylation de TBP en T114 est impliquée dans la formation du complexe B-TFIID, donc dans le contrôle du dynamisme d’interaction de TBP à la chromatine et sa redistribution entre promoteurs. En termes de physiologie cellulaire, la glycosylation de TBP en T114 régule un ensemble de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides. A ce jour, les rôles de la O-GlcNAcylation des sites T126 et S158 restent inconnus mais nos données préliminaires suggèrent qu'ils pourraient potentiellement être impliqués dans la régulation/assemblage des PICs nécessaires à l'initiation de la transcription par RNAPI, RNAPII et/ou RNAPIII. La littérature montre que l'assemblage de PICs alternatifs permettent le ciblage d'éléments promoteurs centraux spécifiques, la transcription d'un sous-ensemble de gènes, et modulent le dynamisme de l'initiation de la transcription par les RNAPs. Par conséquent, la O-GlcNAcylation site-spécifique de TBP pourrait avoir un impact profond sur le transcriptome et la physiologie cellulaire. Je propose ici de documenter la fonction spécifique de ces résidus, en utilisant des approches combinées de transcriptomique et de protéomique sur des lignées cellulaires modifiées par CRISPR/Cas9, ainsi que des études de conformation de structure et d'activité de courbure de l'ADN. Les phénotypes des lignées cellulaires modifiées par CRISPR/Cas9 seront étudiés plus en détail afin de relier le rôle de chaque site de O-GlcNAcylation de TBP sur la physiologie cellulaire au mécanisme moléculaire sous-jacent. Dans son ensemble, TaNGoT a pour ambition de 1) comprendre le rôle de la régulation de TBP par O-GlcNAcylation sur l'initiation de la transcription et son impact sur la physiologie cellulaire, 2) déchiffrer les fonctions spécifiques de chaque site de O-GlcNAcylation sur l'assemblage des PICs, 3) dévoiler le(s) mécanisme(s) moléculaire(s) intrinsèque(s) de cette régulation. Les résultats de TaNGoT devraient permettre de revoir le dogme décrivant TBP comme un simple banc d’assemblage en décrivant le mécanisme moléculaire de la régulation de la machinerie de transcription basale par la O-GlcNAcylation de TBP, mettant ainsi en évidence le "code O-GlcNAc" de TBP.