Interaction entre la TOPologie de l'ADN et l'ORganisation du génome en 3D – TOPORGEN

Les génomes subissent des modifications de leur architecture 3D, impactant les processus liés à l'ADN, tels que l'expression génique, la réplication et la réparation de l'ADN et la ségrégation des chromosomes. Cette organisation implique des structures telles que les boucles d'ADN, la cohésion des chromatides sœurs, les caténations et les superenroulements de l'ADN (Sc+ et Sc-). Les complexes SMCs, les ARN et ADN polymérases, et les topoisomérases régulent cette organisation. Cependant, la manière dont ces activités coopèrent pour réguler l'organisation 3D du génome reste énigmatique.
Les complexes SMC, cohésine, condensine et Smc5/6 organisent le génome en boucles par extrusion de boucle (LE). La transcription et la réplication influencent le positionnement des complexes SMC. L'activité des complexes SMC est également liée à la topologie de l'ADN. Les SMCs et les topoisomérases co-localisent et modifient l'enroulement de l'ADN, en phase S et en mitose. Toutefois, en raison des contraintes techniques actuelles de l'étude de l'ADN super-enroulé positif in vivo, notre connaissance sur la manière dont la topologie de l'ADN et ces transactions de l’ADN interagissent mutuellement dans les cellules demeure limitée.
Pour étudier la dynamique et les conséquences du surenroulement positif de l'ADN (Sc+), nous avons adapté l'expression de GapR dans les cellules de levure et humaines. Cette approche innovante permet de détecter quantitativement les sites chromosomiques où GapR, une protéine bactérienne, se lie spécifiquement aux régions Sc+. Nous étudierons quand et où le Sc+ se forme dans la levure et les cellules humaines (WP1), comment les Sc+ affectent l'organisation du génome SMC-dépendante et réciproquement (WP2). Enfin, nous explorerons la coordination entre la réplication de l'ADN et la dynamique de Sc+, ainsi que leur interaction fonctionnelle (WP3). Ce projet fournira des informations nouvelles sur l'organisation fonctionnelle des chromosomes eucaryotes.