Etude du mode d’action et de la régulation de la Cohésine et de la Condensine de complexes parasitaire simplifiés – CoheSWING

Les complexes SMC paralogues Cohésine et Condensine sont essentiels à l'organisation 3D du génome eucaryote tout au long du cycle cellulaire. La Cohésine et la Condensine partagent une architecture similaire ainsi qu'une activité ATPase commune qui régule la flexibilité conformationnelle requise de ces complexes. Malgré ces similitudes, la Cohésine et la Condensine ont développé des fonctions biologiques spécifiques : alors que la Condensine condense les chromosomes avant leur ségrégation, la Cohésine est impliquée dans la cohésion des chromatides sœurs, la réplication et la réparation de l'ADN, la régulation de la transcription et l'organisation 3D du génome en formant des boucles de chromatine et des domaines topologiques associés (TADs). Les implications fonctionnelles larges et essentielles de la Cohésine et de la Condensin sont aussi démontrées par les nombreux cancers et dans des troubles neurodéveloppementaux spécifiques appelés cohésinopathies et condensinopathies.
Malgré l’ensemble des données déjà recueillies sur la Cohésine et la Condensine, de nombreuses questions restent sans réponse sur ces complexes, notamment sur la caractérisation de leurs relations structure/fonction. Les principaux goulots d'étranglement pour l'étude de ces complexes sont leur grande taille, leur organisation dynamique, leur flexibilité intrinsèque et leurs vastes implications fonctionnelles. Pour surmonter ces défis et faciliter la caractérisation de ces complexes, le projet CoheSWING utilisera les complexes Cohésine et Condensine simplifiés du parasite intracellulaire obligatoire et organisme modèle, Encephalitozoon cuniculi (Ec). Notamment, du fait de sa nature intracellulaire obligatoire, E. cuniculi n'a retenu que les protéines absolument indispensables à sa survie. Plus précisément, les sous-unités des complexes EcCohesin et EcCondensin sont significativement plus courtes que leurs orthologues de levure et humains, certaines protéines du complexe ayant une taille réduite de moitié. Malgré leur raccourcissement, ces sous-unités ont conservé tous les domaines fonctionnels identifiés dans leurs sous-unités orthologues.
L'équipe CoheSWING s'appuiera sur son expertise et son environnement technologique et scientifique uniques, dont trois cryo-microscopes électroniques de pointe, pour étudier les complexes EcCohésine et EcCondensine dans une approche de biologie structurale intégrée en combinant biochimie, biophysique et analyses par cryo-microscopique électronique. Le projet CoheSWING étudiera notamment l'activité ATPase de ces complexes, leur flexibilité conformationnelle ATP-dépendante et leurs activités d'extrusion de boucles, décryptant les similarités et les différences qui sous-tendent leurs fonctions spécifiques. L'équipe CoheSWING a déjà mis en place des systèmes modulaires pour reconstituer les complexes cœur EcCohésine et EcCondensine et les complexes avec leurs principales sous-unités régulatrices HAWK. Ces complexes peuvent être produits en grande quantité et, en raison de la plus petite taille de leurs sous-unités, présentent une grande stabilité. Ces résultats préliminaires assurent du démarrage immédiat et de la faisabilité du projet CoheSWING.
Le projet CoheSWING contribuera à une meilleure compréhension des relations structure/fonction des complexes essentiels Cohésine et Condensine et à la délinéation de leurs relations structure/fonction complexes. Le projet mettra également en lumière l'organisation 3D des microsporidies qui constituent une large classe d'agents pathogènes ayant un impact négatif significatif sur l'agriculture et la santé humaine. De plus, le projet CoheSWING ouvrira aussi la voie à l'étude de la Cohésine et de la Condensine des vertébrés et à leur implication en physiopathologie.