Deciphering enhancer activity in Drosophila based on transcription factor occupancy and chromatin state chromatin state characterization

par Charles Félix Béranger Girardot

Thèse de doctorat en Bioinformatique

Sous la direction de Denis Thieffry.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Déchiffrement de l'activité des séquences cis-régulatrices chez la Drosophile basé sur la localisation des facteurs de transcription et la caractérisation de l'état de la chromatine


  • Résumé

    La caractérisation des modules cis-régulateurs (CRM) ainsi que de leur activité sont essentiels pour comprendre la régulation des gènes au cours du développement des métazoaires. La technique de l'immunoprécipitation de la chromatine suivie du séquenage à haut débit de l'ADN (ChIP-seq) constitue une approche puissante pour localiser les CRM. Afin de localiser des facteurs génériques au sein de tissus spécifiques, nous avons développé une approche ChIP-seq sur des noyaux triés par cytométrie de flux et localisons des modifications post-traductionelles de l'histone H3, ainsi que l'ARN polymérase II (PolII) dans le mésoderme de la Drosophile. Nous montrons que les CRM actifs sont caractérisés par la présence d'H3 modifiés (K27Ac et K79me3) et de PolII. De plus, la présence et la forme des signaux correspondants à ces marques corrèlent dynamiquement avec l'activité des CRM. Enfin, nous prédisons la présence de CRM actifs et confirmons leur activité in vivo à 89%. Paralllement, nous étudions comment cinq facteurs essentiels au développement cardiaque se coordonnent en cis au sein du mésoderme dorsal, précurseur des mésodermes cardiaque (MC) et viscéral (MV). Nous démontrons que ces facteurs sont recrutés en tant que collectif au niveau des CRM cardiaques via un nombre limité de sites de fixation et en l'absence de contraintes architecturales. En outre, nous découvrons que ces facteurs cardiaques sont recrutés au niveau de CRM actifs dans le MV voisin et activement réprimés dans le MC, reflétant ainsi l'origine tissulaire commune de ces deux populations cellulaires. Nous concluons que les CRM impliqués dans le développement peuvent présenter une empreinte développementale.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The characterization of cis-regulatory modules (CRMs) and of their activity is central to understanding gene regulation and metazoan development. Chromatin immunoprecipitation followed by microarray or deep sequencing (ChIP-seq) against TFs are powerful approaches to map CRMs. To enable in vivo tissue-specific ChIP against ubiquitously expressed factors, we develop a ChIP protocol relying on the sorting of fluorescence activated cells, followed by deep sequencing. Using this protocol, we map histone modifications and RNA Polymerase II (PolII) occupancy in the Drosophila mesoderm, and subsequently study the chromatin state of active CRMs in vivo. We show that active CRMs are enriched for H3K27Ac, H3K79me3 and PolII, and that the presence and shape of these marks dynamically correlate with CRM activity timing and nucleosome positioning. Using Bayesian inference, we predict new CRMs to be active in the mesoderm and validate 89% of them in vivo. Next, we investigate how five TFs essential for cardiac specification operate in cis in the dorsal mesoderm, the developmental precursor of the visceral mesoderm (VM) and the cardiac mesoderm (CM). We demonstrate that they are recruited as a TF collective at cardiac CRMs without strong sequence requirements, thereby suggesting a novel mode for CRM activation. We further observe that cardiac TFs occupy CRMs that are active in the VM sibling lineage, echoing the fact that both cell populations derived from the dorsal mesoderm. We thus conclude that dormant TF binding signatures may reveal a developmental footprint of a cell lineage.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.124-133. 189 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T PARIS 6 2012 198
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