Régulation et implications fonctionnelles de la méthylation de la lysine 4 de l'histone H3 par le complexe Set1 chez la levure Saccharomyces cerevisiae

par Pierre-Marie Dehé

Thèse de doctorat en Sciences de la vie. Microbiologie moléculaire et biotechnologies

Sous la direction de Vincent Geli.

Soutenue en 2006

à Aix-Marseille 2 , en partenariat avec Laboratoire d'instabilité du génome et cancérogénèse (laboratoire) et de Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les génomes eucaryotes sont compactés en une entité dynamique appelée chromatine. La dynamique des états de compaction est cruciale pour permettre ou restreindre l’accès à l’ADN de facteurs impliqués dans la transcription, la réplication ou la réparation de l’ADN. La chromatine est constituée d’une succession de nucléosomes. Le nucléosome est formé d’un octamère d’histones (H2A, H2B, H3, H4) autour duquel s’enroule l’ADN. Les histones peuvent être modifiées post-traductionnellement par ajout de groupement méthyl, acétyl, ubiquitine sur des lysines ou phosphate sur des sérines. Ces résidus modifiés sont par la suite reconnus par des régulateurs possédant des domaines capables d’intéragir avec les résidus modifiés. La méthylation des lysines est majoritairement catalysée par des protéines possédant un domaine conservé appelé domaine SET. Les lysines peuvent être mono-, di- ou triméthylées et chaque état de méthylation correspond à un message biologique spécifique. La protéine Set1 de Saccharomyces cerevisiae possède un domaine SET et catalyse la mono-, di- et triméthylation de la lysine 4 de l’histone H3. De plus, la di- et triméthylation de H3K4 sont dépendantes du complexe Paf1 et de la modification préalable de H2B par le complexe Rad6. Enfin, les gènes transcrits par l’ARN polymérase II sont marqués par un gradient 5’ vers 3’ de tri- puis di-puis monométhylation. Nous avons montré que Set1 voyage avec l’ARN polymérase II confirmant que l’établissement de la méthylation est corélée au processus de transcription. De plus, nous avons montré que l’absence de Paf1 et de la modification de H2B n’affecte que légèrement la monométhylation, suggérant une régulation différentielle de cet état de méthylation. Nous avons caractérisé les interactions existant entre les différents partenaires du complexe associé à Set1, ainsi que leurs rôles respectifs tant dans la stabilité du complexe que dans son activité catalytique. Nos investigations ont permis l’identification d’un nouveau domaine RRM( RNA Recognition Motif) jouxtant le RRM préalablement caractérisé de Set1. Nous avons montré que la fixation de l’ARN recquiert le double domaine RRM de Set1. Nous avons de plus montré que cette interaction avec l’ARN est indépendante de l’activité méthyltransférase, suggérant un nouveau rôle pour Set1.

  • Titre traduit

    Control and functional implications of Set1-dependent methylation of H3 lysine 4 in the yeast S. Cerevisiae


  • Résumé

    Eukaryotic genomes are packaged into highly dynamic entity termed chromatin. Compaction states of chromatin are crucial to allow or restrict DNA access to regulatory factors, playing a key role in cellular processes such as DNA transcription, replication and repair. The chromatin is made of a succession of nucleosomes. The nucleosome is made of an octamer of histone proteins (H2A, H2B, H3, H4) around which DNA is wrapped. Post-translational modifications occur on specific residues within the un-structured amino-termini of histone. These modifyed residues can be recognized by regulators bearing domains able to interact with specific modifications. Histone tails can be acetylated, methylated or ubiquitylated on lysines and phosphorylated on serines. It as been shown that lysine methylation is mainly catalysed by enzymes bearing a particular domain, called the SET domain. Lysines can be either mono-, di- or trimethylated and each state of modification corresponds to a specific biological message. The Saccharomyces cerevisiae Set1 protein pocesses a C-terminal SET domain and catalyses mono-, di- and trimethylation of Histone H3 lysine 4 (H3K4). Moreover H3K4 di- and trimethylation depend on the Paf1 complex, as well as on the prior modification of H2B by Rad6. Finally, genes transcribed by RNA Polymerase II are marked by a 5' to 3' tri- to di- to mono-methyl gradient. We have shown that Set1 is able to travel with PolII on the whole gene, consistent with a transcription driven establishment of H3K4 methylation. Our results indicate that the loss of Paf1 or ubiquitylation of H2B have a modest effect on H3K4 monomethylation. We have thus revealed that regulation of monomethylation is distinct from regulation of di- and trimethylation. We have characterized the interactions that are established between the Set1 complex partners and the contribution of each subunit in both complex stability and activity. Our investigations led to the discovery of a new RRM (RNA Recognition Motif) domain downstream of the previously characterized one. We have shown that an efficient RNA binding requires both RRMs. Moreover we have shown that RNA binding of Set1 is independent of its methyltransferase activity. These observations predict a new role for Set1 in RNA processing.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (173 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : f.157-173

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 44548
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