Chromatin Dynamics

PRC2 is a therapeutic target for several types of cancers currently undergoing clinical trials. Its activity is regulated by a positive feedback loop whereby its terminal enzymatic product, H3K27me3, is specifically recognized and bound by an aromatic cage present in its EED subunit. The ensuing allosteric activation of the complex stimulates H3K27me3 deposition on chromatin. Here we report a stepwise feedback mechanism entailing key residues within distinctive interfacing motifs of EZH2 or EED that are found to be mutated in cancers and/or Weaver syndrome. PRC2 harboring these EZH2 or EED mutants manifested little activity in vivo but, unexpectedly, exhibited similar chromatin association as wild-type PRC2, indicating an uncoupling of PRC2 activity and recruitment. With genetic and chemical tools, we demonstrated that targeting allosteric activation overrode the gain-of-function effect of EZH2 oncogenic mutations. These results revealed critical implications for the regulation and ...

Genomes are constantly in flux, undergoing changes due to recombination, repair and mutagenesis. In vivo, many of such changes are studies using reporters for specific types of changes, or through cytological studies that detect changes at the single-cell level. Single molecule assays, which are reviewed here, can detect transient intermediates and dynamics of events. Biochemical assays allow detailed investigation of the DNA and protein activities of each step in a repair, recombination or mutagenesis event. Each type of assay is a powerful tool but each comes with its particular advantages and limitations. Here the most commonly used assays are reviewed, discussed, and presented as the guidelines for future studies.

Epigenetic marks are reprogrammed in the gametes to reset genomic potential in the next generation. In mammals, paternal chromatin is extensively reprogrammed through the global erasure of DNA methylation and the exchange of histones with protamines 1,2 . Precisely how the paternal epigenome is reprogrammed in flowering plants has remained unclear since DNA is not demethylated and histones are retained in sperm . Here, we describe a multi-layered mechanism

Genomes are constantly in flux, undergoing changes due to recombination, repair and mutagenesis. In vivo, many of such changes are studies using reporters for specific types of changes, or through cytological studies that detect changes at the single-cell level. Single molecule assays, which are reviewed here, can detect transient intermediates and dynamics of events. Biochemical assays allow detailed investigation of the DNA and protein activities of each step in a repair, recombination or mutagenesis event. Each type of assay is a powerful tool but each comes with its particular advantages and limitations. Here the most commonly used assays are reviewed, discussed, and presented as the guidelines for future studies.

Genomes are constantly in flux, undergoing changes due to recombination, repair and mutagenesis. In vivo, many of such changes are studies using reporters for specific types of changes, or through cytological studies that detect changes at the single-cell level. Single molecule assays, which are reviewed here, can detect transient intermediates and dynamics of events. Biochemical assays allow detailed investigation of the DNA and protein activities of each step in a repair, recombination or mutagenesis event. Each type of assay is a powerful tool but each comes with its particular advantages and limitations. Here the most commonly used assays are reviewed, discussed, and presented as the guidelines for future studies.

Robertson's Mutator transposable elements in maize undergo cycles of activity and then inactivity that correlate with changes in cytosine methylation. Mutator-like elements are present in theArabidopsis genome but are heavily methylated and inactive. These elements become demethylated and active in the chromatin-remodeling mutant ddm1 (Decrease inDNA Methylation), which leads to loss of heterochromatic DNA methylation. Thus, DNA transposons in plants appear to be regulated by chromatin remodeling. In inbred ddm1strains, transposed elements may account, in part, for mutant phenotypes unlinked to ddm1. Gene silencing and paramutation are also regulated by DDM1, providing support for the proposition that epigenetic silencing is related to transposon regulation.

Genomes are constantly in flux, undergoing changes due to recombination, repair and mutagenesis. In vivo, many of such changes are studies using reporters for specific types of changes, or through cytological studies that detect changes at the single-cell level. Single molecule assays, which are reviewed here, can detect transient intermediates and dynamics of events. Biochemical assays allow detailed investigation of the DNA and protein activities of each step in a repair, recombination or mutagenesis event. Each type of assay is a powerful tool but each comes with its particular advantages and limitations. Here the most commonly used assays are reviewed, discussed, and presented as the guidelines for future studies.

Evidence obtained from studies with yeast and Xenopus indicate that the initiation of DNA replication is a multistep process. The origin recognition complex (ORC), Cdc6p, and minichromosome maintenance (MCM) proteins are required for establishing prereplication complexes, upon which initiation is triggered by the activation of cyclin-dependent kinases and the Dbf4p-dependent kinase Cdc7p. The identification of human homologues of these replication proteins allows investigation of S-phase regulation in mammalian cells. Using centrifugal elutriation of several human cell lines, we demonstrate that whereas human Orc2 (hOrc2p) and hMcm proteins are present throughout the cell cycle, hCdc6p levels vary, being very low in early G 1 and accumulating until cells enter mitosis. hCdc6p can be polyubiquitinated in vivo, and it is stabilized by proteasome inhibitors. Similar to the case for hOrc2p, a significant fraction of hCdc6p is present on chromatin throughout the cell cycle, whereas hMcm ...

Epigenetic marks are reprogrammed in the gametes to reset genomic potential in the next generation. In mammals, paternal chromatin is extensively reprogrammed through the global erasure of DNA methylation and the exchange of histones with protamines 1,2. Precisely how the paternal epigenome is reprogrammed in flowering plants has remained unclear since DNA is not demethylated and histones are retained in sperm 3,4. Here, we describe a multi-layered mechanism *

Difficile de dormir ces derniers jours, cela va faire maintenant quatre ans que j'ai embarqué à bord du vaisseau Cavalli et dans quelques mois je rejoins la terre. Alors, je m'impatiente et en même temps je suis un peu triste car c'est bientôt la fin d'une belle aventure. Il faut le dire, ces dernières années ont été riches pour moi. J'ai pu découvrir de nombreuses planètes, éviter quelques météorites, mais surtout j'ai pu faire de merveilleuses rencontres. Tout a commencé par un entretien avec Giacomo, le capitaine de ce vaisseau. C'est à la suite de la plus longue discussion de toute ma vie que j'ai rejoint l'équipage de cet engin spatial. « Ma possibile » qu'il aime parler ce capitaine !!! C'est un passionné, quelqu'un que l'on ne comprend pas toujours, mais à coté de qui l'on apprend beaucoup. C'est un vrai capitaine. Dans le vaisseau, l'équipage se distribue dans deux modules. Dans celui où j'ai été affectée, j'ai pu faire la connaissance de sacrés spécimens. Tout d'abord, Anne-Marie, c'est le satellite de ce vaisseau, c'est elle qui capte l'ensemble des signaux en provenance du vide intersidéral et nous montre alors la voie à emprunter. Il y'a aussi Manu, « che bella », indescriptible en quelques mots, il faudrait lui consacrer un roman, une bande dessinée ou un film en 3D, un sacré « petit » bout de femme. J'ai découvert le géant Samy, toujours de bonne humeur avec un coeur énorme, c'est simple il me suffit de fermer les yeux, de penser à lui et je peux l'entendre rire, « sukran sadiqi ». J'ai aussi fait la connaissance de Tomy, notre Scoubidou bidou, il s'est chargé de ma culture durant toutes ces années, sans lui je ne connaitrais certainement pas les Bananarama, The rocky horror picture show et surtout grâce à lui « I have an opinion ». Et puis il y'a eu la rencontre de mon Bernd « Mein Liebling », ma force tranquille, notre poète capable de faire rimer pull avec Avril. Hé ben oué ! une aventure sans histoire d'amour aurait été bien fade. Dans ce module, il y'a aussi eu Benji, un camélon : informaticien le matin, bouddhiste à midi, rêveur à 4h, rockeur à minuit et paparazzi le samedi. Maintenant notre ordinateur de bord c'est Aubin notre « Hal 9012 », c'est lui qui traite toutes les données que je rapporte de mes missions dans l'espace. Et enfin Cloé la première terrienne à avoir eu un bébé dans l'espace. Dans le deuxième module, on retrouve le reste de l'équipage. Tout d'abord Fred mon premier instructeur. En effet ma première mission à bord fût d'observer les étoiles et c'est Fred qui m'a tout appris sur la localisation et la pêche de ces petits foyers lumineux. Fred est un homme sage, en tout premier lieu parce qu'il est normand ! mais surtout parce qu'il a une extrême patience et qu'il sait écouter. Dans ce module on retrouve un autre Bernd, « Mein vorbild », à ses côtés j'ai énormément appris et en particulier sa fameuse recette du découpage de pommes de terre en fines lamelles !!! Avant de quitter le vaisseau, il me dévoilera peut être sa botte secrète : le « Zwei minuten, Fertig ». La seule « chica » de ce module, c'est Inma, « una Guapa revolucionaria », une merveilleuse amie avec ça. J'ai aussi fait la connaissance de Julio, celui là « si no existieras te inventaria », il a toujours été là pour moi, il m'a sortie de pas mal de galères et c'est toujours avec lui que je partage la dernière bière. Chaque milli secondes de nos aventures sont enregistrées et pour cela c'est Thierry notre cameraman qui s'en charge. Enfin dans ce module il y'a « don » Nicola tout droit sorti d'un film de Francis Ford Copolla. Depuis peu, nos modules ont été transférés dans une aile plus moderne du vaisseau, fort heureusement pour moi car mon ancien bureau dans la salle des machines était infesté de scolopendres géantes qui me mordaient les pieds. Avec ce changement on a pu accueillir de nouveaux arrivants. En premier lieu, Philip, an Amaziiiiiiing guy !!! le MacGyver du vaisseau, notre chasseur de poisson austral. Son acolyte, c'est Fillipo le futur « Casanova » de l'espace. Ensuite la « dulce » Terezita qui de son sourire te ferait même oublier que tu viens de manger « un chile verde ». Enfin Caroline la petite nouvelle, j'espére avoir le temps de la découvrir avant mon départ, car avec celle là, j'ai cru comprendre que ça déménage. Ca n'est pas tout, car le vaisseau abrite un autre petit organisme. En effet, l'énergie nécessaire pour le système de propulsion est produite par une espèce bien particulière de mouche que l'on élève à bord. Il s'agit de Drosophila melanogaster, c'est elle qui va fournir toute l'énergie nécessaire pour le vaisseau. Voilà donc tout l'équipage au complet. Bon c'est vrai je me suis bien amusée, mais si j'ai connu des moments merveilleux j'ai aussi vécu des moments terribles. Heureusement, quand ca n'allait plus, je pouvais désamarrer ma capsule et aller rejoindre les zinzins de l'espace. En d'autres termes les potes. Eux aussi propulsés dans l'espace de l'âge adulte avaient tout comme moi besoin de décompresser. Je ne pourrais jamais en quelques lignes parler d'eux et décrire comme il se doit tout l'amour que j'ai pour eux. Ils ont en commun d'être beaux, intelligents avec pour chacun leur petite dose d'excentricité, celle que j'ai tout de suite captée ! Chez ces demoiselles, on retrouve ma Muse la plus jolie des fleurs de mon jardin ; Julienancy ma grande compagne de galère ; Eno la plus « foufou » d'entre nous ; Sweet Adeline ou mamie coug pour les intimes ; Lucie in the sky un petit bou de chou à qui il vaut mieux ne pas chercher des noises et Matit normande que j'ai un peu délaissée ces dernières années. Chez ces messieurs, y'a Mimi, lui et moi, on a raté une grande carrière de JO au Club Med ; Brendan mieux connu des services de police sous le pseudonyme de «froteman» ; le copain Pierro qui pose une main en haut d' min dos et puis Jaco « too sexy for my cat ». Durant tout ce temps en orbite, ma famille restée sur terre m'a énormément manqué. Heureusement tout au long de ces années je recevais des petits coffrets envoyés par ma mère, mon père, ma soeur, mon frère, mon neveu, mes tantes, mes oncles, mes cousines et cousins, mes grands mères et mon grand père. Dans ces précieux coffrets se trouvaient tout plein d'amour, de réconfort, d'aide, d'humour et de conseils. Malgré la distance, ils m'ont donc tous suivie de leur affection et de leur bienveillance. Je suis faite d'un petit peu de chacun d'eux et j'en suis sacrément fière. Voilà donc ici présentes toutes les personnes qui m'ont permis de réaliser cette odyssée, sans eux rien n'aurait été possible, je tiens donc à tous les remercier très sincèrement pour leur aide, leur amitié ou leur amour. ce gène semble uniquement dépendre de l'un des deux complexes Polycomb. Ainsi, en plus de l'aspect dynamique du ciblage des complexes du PcG au cours du développement, nous avons également exploré la possibilité d'un ciblage différentiel de ces complexes. Pour chaque partie des résultats, les problématiques sont exposées clairement avant d'aborder les résultats expérimentaux eux même. D'autre part chaque partie possède sa propre conclusion et discussion. Enfin, la conclusion générale reprend l'ensemble des résultats obtenus et possède une réflexion supplémentaire sur les perspectives à long terme qui sont nées à la suite de mes travaux de thèse. Bonne lecture. Structure de la chromatine 1. La molécule d'ADN Dans le monde du vivant l'acide désoxyribonucléique (ADN) est la molécule qui détient l'information nécessaire pour le développement, la survie et la reproduction d'un organisme. Cette molécule est présente dans chacune des cellules d'un organisme et l'information qu'elle contient peut être convertie en message nécessaire à la production d'ARNs et de protéines. Par ailleurs, pour le développement d'un organisme, les cellules doivent se diviser et l'ADN est alors capable d'être recopié afin d'être transmis. Chaque espèce possède un génome constitué par une séquence d'ADN qui lui est propre, porté par un certain nombre de chromosomes, et une composition génique particulière qui constitue son génome. Il aura fallu près d'un siècle pour isoler cette molécule, déterminer sa composition, sa structure et pouvoir affirmer que l'ADN est le support physique de l'hérédité décrite par Johann Gregor Mendel. Ainsi l'ADN est formé de deux chaines nucléotidiques non identiques, enroulées l'une autour de l'autre pour former une structure en double hélice. Chaque nucléotide se compose, d'une base azotée (cytosine (C), guanine (G), thymine (T) ou adénine (A)), d'un sucre, le désoxyribose, et d'un groupement phosphate liant chaque nucléotide d'une même chaine. L'association des deux brins d'ADN s'effectue par des liaisons hydrogènes entre bases complémentaires. La cytosine s'associant uniquement à la guanine et la thymine avec l'adénine. Ces molécules dans les cellules eucaryotes sont contenues principalement dans un compartiment que l'on nomme le noyau, de dimensions micrométriques. Dans ce petit volume doit être alors confinée une quantité colossale d'ADN. Prenons l'exemple d'un noyau de cellule humaine diploïde (environ 10 microns) qui doit contenir deux mètres d'ADN correspondant à ces 6,4 milliards de paires de bases (pb). Pour se faire l'ADN, s'associe à des protéines afin de former des structures pouvant adopter différents niveaux de compactions, le plus élevé correspond au chromosome mitotique. L'ADN ainsi associé à des protéines fût nommé chromatine par Walther

Background: Polycomb-group genes (PcG) encode proteins that maintain homeotic (Hox) gene repression throughout development. Conversely, trithorax-group (trxG) genes encode positive factors required for maintenance of long term Hox gene activation. Both kinds of factors bind chromatin regions called maintenance elements (ME). Our previous work has shown that corto, which codes for a chromodomain protein, and dsp1, which codes for an HMGB protein, belong to a class of genes called the Enhancers of trithorax and Polycomb (ETP) that interact with both PcG and trxG. Moreover, dsp1 interacts with the Hox gene Scr, the DSP1 protein is present on a Scr ME in S2 cells but not in embryos. To understand better the role of ETP, we addressed genetic and molecular interactions between corto and dsp1. Results: We show that Corto and DSP1 proteins co-localize at 91 sites on polytene chromosomes and co-immunoprecipitate in embryos. They interact directly through the DSP1 HMG-boxes and the amino-part of Corto, which contains a chromodomain. In order to search for a common target, we performed a genetic interaction analysis. We observed that corto mutants suppressed dsp1 1 sex comb phenotypes and enhanced Antp Scx phenotypes, suggesting that corto and dsp1 are simultaneously involved in the regulation of Scr. Using chromatin immunoprecipitation of the Scr ME, we found that Corto was present on this ME both in Drosophila S2 cells and in embryos, whereas DSP1 was present only in S2 cells. Conclusion: Our results reveal that the proteins Corto and DSP1 are differently recruited to a Scr ME depending on whether the ME is active, as seen in S2 cells, or inactive, as in most embryonic cells. The presence of a given combination of ETPs on an ME would control the recruitment of either PcG or TrxG complexes, propagating the silenced or active state.

subsequently associate with either new or parental histone H2A.H2B dimers to generate mature histone oc-and Bruce Stillman tamers (Jackson, 1990). In contrast to parental nucleo-Cold Spring Harbor Laboratory some segregation which, at least in vitro, can be P.O. Box 100 performed efficiently even in highly purified DNA replica-Cold Spring Harbor, New York 11724 tion systems (Ishimi et al., 1991), newly synthesized histones require additional cellular factor(s) for their regulated deposition into chromatin during DNA replication Summary (reviewed by Kaufman, 1996). Chromatin assembly factor 1 (CAF-1) is a protein origi-Chromatin assembly factor 1 (CAF-1) assembles nunally purified from human cells on the basis of its ability cleosomes in a replication-dependent manner. The to promote de novo nucleosome assembly during in small subunit of CAF-1 (p48) is a member of a highly vitro DNA replication of plasmids containing the simian conserved subfamily of WD-repeat proteins. There are virus 40 origin (Stillman, 1986; Smith and Stillman, 1989). at least two members of this subfamily in both human CAF-1 purified from human cells is a complex of three (p46 and p48) and yeast cells (Hat2p, a subunit of the polypeptides of apparent molecular masses 150, 60, B-type H4 acetyltransferase, and Msi1p). Human p48 and 50 kDa. cDNAs encoding the two large subunits of can bind to histone H4 in the absence of CAF-1 p150 the CAF-1 protein have been isolated and shown to be and p60. p48, also a known subunit of a histone deaceessential for chromatin assembly in vitro (Kaufman et tylase, copurifies with a chromatin assembly complex al., 1995). (CAC), which contains the three subunits of CAF-1 Several lines of evidence argue that CAF-1 is a physio-(p150, p60, p48) and H3 and H4, and promotes DNA logically relevant chromatin assembly factor. First, the replication-dependent chromatin assembly. CAC histwo large subunits of CAF-1 colocalize with sites of tone H4 exhibits a novel pattern of lysine acetylation active DNA synthesis in human cell nuclei (Krude, 1995). that overlaps with, but is distinct from, that reported Second, in contrast to other chromatin assembly factors, CAF-1 assembles nucleosomes preferentially onto for newly synthesized H4 isolated from nascent chroreplicating DNA molecules (Stillman, 1986). Finally, matin. Our data suggest that CAC is a key intermediate CAF-1 assembles newly synthesized histones H3 and of the de novo nucleosome assembly pathway and H4 that are biochemically distinct from chromosomal that the p48 subunit participates in other aspects of histones (Smith and Stillman, 1991). histone metabolism. The discovery that newly synthesized histones H3 and H4 are modified by acetylation (Ruiz-Carrillo et al., 1975)

Post-translational modifications of core histones play an important role in the epigenetic regulation of chromatin dynamics and gene expression. In Saccharomyces cerevisiae methylation marks at K4, K36, and K79 of histone H3 are associated with gene transcription. Although Set2-mediated H3K36 methylation is enriched throughout the coding region of active genes and prevents aberrant transcriptional initiation within coding sequences, it is not known if transcription of one locus impacts the methylation pattern of neighbouring areas and for how long H3K36 methylation is maintained after transcription termination. Our results demonstrate that H3K36 methylation is restricted to the transcribed sequence only and the modification does not spread to adjacent loci downstream from transcription termination site. We also show that H3K36 trimethylation mark persists in the locus for at least 60 minutes after transcription inhibition, suggesting a short epigenetic memory for recently occurred transcriptional activity. Our results indicate that both replication-dependent exchange of nucleosomes and the activity of histone demethylases Rph1, Jhd1 and Gis1 contribute to the turnover of H3K36 methylation upon shutdown of transcription.

Evidence obtained from studies with yeast and Xenopus indicate that the initiation of DNA replication is a multistep process. The origin recognition complex (ORC), Cdc6p, and minichromosome maintenance (MCM) proteins are required for establishing prereplication complexes, upon which initiation is triggered by the activation of cyclin-dependent kinases and the Dbf4p-dependent kinase Cdc7p. The identification of human homologues of these replication proteins allows investigation of S-phase regulation in mammalian cells. Using centrifugal elutriation of several human cell lines, we demonstrate that whereas human Orc2 (hOrc2p) and hMcm proteins are present throughout the cell cycle, hCdc6p levels vary, being very low in early G 1 and accumulating until cells enter mitosis. hCdc6p can be polyubiquitinated in vivo, and it is stabilized by proteasome inhibitors. Similar to the case for hOrc2p, a significant fraction of hCdc6p is present on chromatin throughout the cell cycle, whereas hMcm ...

The insulating properties required to delimit higher-order chromosomal domains have been shown to be shared by a variety of chromatin boundary elements (BEs). Boundary elements have been described in several species, from yeast to human, and we have previously reported the existence of a class of chromatin BEs in Drosophila melanogaster whose insulating activity requires the DNA-binding protein BEAF (boundary element-associated factor). Here we focus on the characterization of a moderately repeated 1.2 kb DNA sequence that encompasses boundary element 28 (BE28). We show that it directionally blocks enhancer/promoter communication in transgenic flies. This sequence contains a BEAF-binding sequence juxtaposed to an AT-rich sequence that harbors a strong nuclease-hypersensitive site. Using a combination of DNA-protein and protein blotting techniques, we found that this region is recognized by the A+T-binding D1 non-histone chromosomal protein of D. melanogaster, and we provide evidence that D1 and BEAF physically interact. In addition, the multicopy BE28 element maps to pericentric regions of the D. melanogaster 2L, 2R and X chromosome arms to which D1 has been shown to localize. In yeast, BEs that mark the periphery of silenced chromosomal domains have recently been shown to block the spreading of heterochromatin assembly. We propose that the BE28 repeat clusters could fulfill a similar function, acting as a local boundary between hetero-and euchromatin in a process involving interactions between the BEAF and D1 proteins.

Cancer cells frequently depend on chromatin regulatory activities to maintain a malignant phenotype. Here, we show that leukemia cells require the mammalian SWI/SNF chromatin remodeling complex for their survival and aberrant self-renewal potential. While Brg1, an ATPase subunit of SWI/SNF, is known to suppress tumor formation in several cell types, we found that leukemia cells instead rely on Brg1 to support their oncogenic transcriptional program, which includes Myc as one of its key targets. To account for this context-specific function, we identify a cluster of lineage-specific enhancers located 1.7 Mb downstream from Myc that are occupied by SWI/SNF as well as the BET protein Brd4. Brg1 is required at these distal elements to maintain transcription factor occupancy and for long-range chromatin looping interactions with the Myc promoter. Notably, these distal Myc enhancers coincide with a region that is focally amplified in ∼3% of acute myeloid leukemias. Together, these finding...

Evidence obtained from studies with yeast and Xenopus indicate that the initiation of DNA replication is a multistep process. The origin recognition complex (ORC), Cdc6p, and minichromosome maintenance (MCM) proteins are required for establishing prereplication complexes, upon which initiation is triggered by the activation of cyclin-dependent kinases and the Dbf4p-dependent kinase Cdc7p. The identification of human homologues of these replication proteins allows investigation of S-phase regulation in mammalian cells. Using centrifugal elutriation of several human cell lines, we demonstrate that whereas human Orc2 (hOrc2p) and hMcm proteins are present throughout the cell cycle, hCdc6p levels vary, being very low in early G 1 and accumulating until cells enter mitosis. hCdc6p can be polyubiquitinated in vivo, and it is stabilized by proteasome inhibitors. Similar to the case for hOrc2p, a significant fraction of hCdc6p is present on chromatin throughout the cell cycle, whereas hMcm ...

The chromatin architecture is constantly changing due to cellular processes such as cell proliferation, differentiation and changes in the expression profile such as gene activation or silencing. Unraveling the changes that occur in the chromatin structure during these processes has been a topic of interest for many years. It is known that gene activation of large gene loci is thought to occur by means of active looping mechanism. It was also shown for the β-globin locus that the gene's promotor interacts with an active chromatin hub by means of an active looping mechanism. This predicts that the locus changes in 3D nuclear volume occupation and chromatin shape. In search to visualize and measure these dynamic changes in chromatin structure of the β-globin locus, we used a 3D DNA-FISH method in combination with 3D image acquisition to volume render fluorescent signals into 3D objects. These 3D chromatin structures were geometrically analyzed and results prior to and after gene a...

Polycomb-group genes (PcG) encode proteins that maintain homeotic (Hox) gene repression throughout development. Conversely, trithorax-group (trxG) genes encode positive factors required for maintenance of long term Hox gene activation. Both kinds of factors bind chromatin regions called maintenance elements (ME). Our previous work has shown that corto, which codes for a chromodomain protein, and dsp1, which codes for an HMGB protein, belong to a class of genes called the Enhancers of trithorax and Polycomb (ETP) that interact with both PcG and trxG. Moreover, dsp1 interacts with the Hox gene Scr, the DSP1 protein is present on a Scr ME in S2 cells but not in embryos. To understand better the role of ETP, we addressed genetic and molecular interactions between corto and dsp1. We show that Corto and DSP1 proteins co-localize at 91 sites on polytene chromosomes and co-immunoprecipitate in embryos. They interact directly through the DSP1 HMG-boxes and the amino-part of Corto, which cont...

Plant lifelong organogenesis involves sequential, time and tissue specific expression of developmental genes. This requires activities of Polycomb Group (PcG) and trithorax Group complexes (trxG), respectively responsible for repressive Histone 3 trimethylation at lysine 27 (H3K27me3) and activation-related Histone 3 trimethylation at lysine 4 (H3K4me3). However, the genome-wide dynamics in histone modifications that occur during developmental processes have remained elusive. Here, we report the distributions of H3K27me3 and H3K4me3 along with expression changes, in a developmental series including Arabidopsis thaliana leaf and three stages of flower development. We found that chromatin mark levels are highly dynamic over the time series on nearly half of all Arabidopsis genes. Moreover, during early flower morphogenesis, changes in H3K4me3 prevail over changes in H3K27me3 and quantitatively correlate with expression changes, while H3K27me3 changes occur later. Notably, we found that H3K4me3 increase during the early activation of PcG target genes while H3K27me3 level remain relatively constant at the locus. Our results reveal that H3K4me3 predicts changes in gene expression better than H3K27me3, unveil unexpected chromatin mechanisms at gene activation and underline the relevance of tissue-specific temporal epigenomics.

The Saccharomyces cerevisiae SIS2 gene was identified by its ability, when present on a high copy number plasmid, to increase dramatically the growth rate of sit4 mutants. SIT4 encodes a type 2A-related protein phosphatase that is required in late G1 for normal G1 cyclin expression and for bud initiation. Overexpression of SIS2, which contains an extremely acidic carboxyl terminal region, stimulated the rate of CLN1, CLN2, SWI4 and CLB5 expression in sit4 mutants. Also, overexpression of SIS2 in a CLN1 cln2 cln3 strain stimulated the growth rate and the rate of CLN1 and CLB5 RNA accumulation during late G1. The SIS2 protein fractionated with nuclei and was released from the nuclear fraction by treatment with either DNase I or micrococcal nuclease, but not by RNase A. This result, combined with the finding that overexpression of SIS2 is extremely to a strain containing lower than normal levels of histones H2A and H2B, suggests that SIS2 might function to stimulate transcription via a...

Chromatin-remodeling factors regulate the establishment of transcriptional programs during plant development. Although 42 genes encoding members of the SWI2/SNF2 family have been identified in Arabidopsis thaliana , <10 have been assigned a precise function on the basis of a mutant phenotype, and none have been shown to play a specific role during the gametophytic phase of the plant life cycle. A. thaliana chromatin-remodeling protein 11 ( CHR11 ) encodes an imitation of switch (ISWI)-like chromatin-remodeling protein abundantly expressed during female gametogenesis and embryogenesis in Arabidopsis . To determine the function of CHR11 in wild-type plants, we introduced a hairpin construct leading to the production of double-stranded RNA, which specifically degraded the endogenous CHR11 mRNA by RNA interference (RNAi). Transcription of the RNAi-inducing hairpin RNA was driven by either a constitutive cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S) acting at most stages of the spor...

This study demonstrates, and confirms, that chromosome territory positioning is altered in primary senescent human dermal fibroblasts (HDFs). The chromosome territory positioning pattern is very similar to that found in HDFs made quiescent either by serum starvation or confluence; but not completely. A few chromosomes are found in different locations. One chromosome in particular stands out, chromosome 10, which is located in an intermediate location in young proliferating HDFs, but is found at the nuclear periphery in quiescent cells and in an opposing location of the nuclear interior in senescent HDFs. We have previously demonstrated that individual chromosome territories can be actively and rapidly relocated, with 15 min, after removal of serum from the culture media. These chromosome relocations require nuclear motor activity through the presence of nuclear myosin 1β (NM1β). We now also demonstrate rapid chromosome movement in HDFs after heat-shock at 42°C. Others have shown tha...

Transcriptional activation of eukaryotic genes is accompanied, in general, by a change in the sensitivity of promoter chromatin to endonucleases. The structural basis of this alteration has remained elusive for decades; but the change has been viewed as a transformation of one structure into another, from "closed" to "open" chromatin. In contradistinction to this static and deterministic view of the problem, a dynamical and probabilistic theory of promoter chromatin has emerged as its solution. This theory, which we review here, explains observed variation in promoter chromatin structure at the level of single gene molecules and provides a molecular basis for random bursting in transcription-the conjecture that promoters stochastically transition between transcriptionally conducive and inconducive states. The mechanism of transcriptional regulation may be understood only in probabilistic terms.

Transcriptional activation of eukaryotic genes is accompanied, in general, by a change in the sensitivity of promoter chromatin to endonucleases. The structural basis of this alteration has remained elusive for decades; but the change has been viewed as a transformation of one structure into another, from "closed" to "open" chromatin. In contradistinction to this static and deterministic view of the problem, a dynamical and probabilistic theory of promoter chromatin has emerged as its solution. This theory, which we review here, explains observed variation in promoter chromatin structure at the level of single gene molecules and provides a molecular basis for random bursting in transcription-the conjecture that promoters stochastically transition between transcriptionally conducive and inconducive states. The mechanism of transcriptional regulation may be understood only in probabilistic terms.

Polycomb-group genes (PcG) encode proteins that maintain homeotic (Hox) gene repression throughout development. Conversely, trithorax-group (trxG) genes encode positive factors required for maintenance of long term Hox gene activation. Both kinds of factors bind chromatin regions called maintenance elements (ME). Our previous work has shown that corto, which codes for a chromodomain protein, and dsp1, which codes for an HMGB protein, belong to a class of genes called the Enhancers of trithorax and Polycomb (ETP) that interact with both PcG and trxG. Moreover, dsp1 interacts with the Hox gene Scr, the DSP1 protein is present on a Scr ME in S2 cells but not in embryos. To understand better the role of ETP, we addressed genetic and molecular interactions between corto and dsp1. We show that Corto and DSP1 proteins co-localize at 91 sites on polytene chromosomes and co-immunoprecipitate in embryos. They interact directly through the DSP1 HMG-boxes and the amino-part of Corto, which cont...

The intranuclear distribution of nuclear matrix-associated protein p107 and the 28-kD Sm antigen of U-snRNPs have been studied using double-label immunofluorescence and immunoperoxidase electron microscopy. In interphase nuclei of HeLa cells, Novikoff hepatoma cells, and rat kangaroo kidney cells, p107 was confined to discrete interchromatin domains. The domains had an irregular contour, with an average diameter of 1-1.5 micron. Each domain appeared to be composed of interconnected granules. The Sm antigen colocalized and appeared concentrated in these domains but also showed some general nucleoplasmic distribution. During mitosis, the interchromatin domains disassembled such that the Sm portion redistributed to the perichromosomal and spindle regions and the p107 component redistributed throughout the mitotic cytoplasm. During anaphase, p107 assembled into discrete clusters throughout the mitotic cytoplasm. The Sm antigen was not a component of these clusters. Double-label immunofl...

Difficile de dormir ces derniers jours, cela va faire maintenant quatre ans que j'ai embarqué à bord du vaisseau Cavalli et dans quelques mois je rejoins la terre. Alors, je m'impatiente et en même temps je suis un peu triste car c'est bientôt la fin d'une belle aventure. Il faut le dire, ces dernières années ont été riches pour moi. J'ai pu découvrir de nombreuses planètes, éviter quelques météorites, mais surtout j'ai pu faire de merveilleuses rencontres. Tout a commencé par un entretien avec Giacomo, le capitaine de ce vaisseau. C'est à la suite de la plus longue discussion de toute ma vie que j'ai rejoint l'équipage de cet engin spatial. « Ma possibile » qu'il aime parler ce capitaine !!! C'est un passionné, quelqu'un que l'on ne comprend pas toujours, mais à coté de qui l'on apprend beaucoup. C'est un vrai capitaine. Dans le vaisseau, l'équipage se distribue dans deux modules. Dans celui où j'ai été affectée, j'ai pu faire la connaissance de sacrés spécimens. Tout d'abord, Anne-Marie, c'est le satellite de ce vaisseau, c'est elle qui capte l'ensemble des signaux en provenance du vide intersidéral et nous montre alors la voie à emprunter. Il y'a aussi Manu, « che bella », indescriptible en quelques mots, il faudrait lui consacrer un roman, une bande dessinée ou un film en 3D, un sacré « petit » bout de femme. J'ai découvert le géant Samy, toujours de bonne humeur avec un coeur énorme, c'est simple il me suffit de fermer les yeux, de penser à lui et je peux l'entendre rire, « sukran sadiqi ». J'ai aussi fait la connaissance de Tomy, notre Scoubidou bidou, il s'est chargé de ma culture durant toutes ces années, sans lui je ne connaitrais certainement pas les Bananarama, The rocky horror picture show et surtout grâce à lui « I have an opinion ». Et puis il y'a eu la rencontre de mon Bernd « Mein Liebling », ma force tranquille, notre poète capable de faire rimer pull avec Avril. Hé ben oué ! une aventure sans histoire d'amour aurait été bien fade. Dans ce module, il y'a aussi eu Benji, un camélon : informaticien le matin, bouddhiste à midi, rêveur à 4h, rockeur à minuit et paparazzi le samedi. Maintenant notre ordinateur de bord c'est Aubin notre « Hal 9012 », c'est lui qui traite toutes les données que je rapporte de mes missions dans l'espace. Et enfin Cloé la première terrienne à avoir eu un bébé dans l'espace. Dans le deuxième module, on retrouve le reste de l'équipage. Tout d'abord Fred mon premier instructeur. En effet ma première mission à bord fût d'observer les étoiles et c'est Fred qui m'a tout appris sur la localisation et la pêche de ces petits foyers lumineux. Fred est un homme sage, en tout premier lieu parce qu'il est normand ! mais surtout parce qu'il a une extrême patience et qu'il sait écouter. Dans ce module on retrouve un autre Bernd, « Mein vorbild », à ses côtés j'ai énormément appris et en particulier sa fameuse recette du découpage de pommes de terre en fines lamelles !!! Avant de quitter le vaisseau, il me dévoilera peut être sa botte secrète : le « Zwei minuten, Fertig ». La seule « chica » de ce module, c'est Inma, « una Guapa revolucionaria », une merveilleuse amie avec ça. J'ai aussi fait la connaissance de Julio, celui là « si no existieras te inventaria », il a toujours été là pour moi, il m'a sortie de pas mal de galères et c'est toujours avec lui que je partage la dernière bière. Chaque milli secondes de nos aventures sont enregistrées et pour cela c'est Thierry notre cameraman qui s'en charge. Enfin dans ce module il y'a « don » Nicola tout droit sorti d'un film de Francis Ford Copolla. Depuis peu, nos modules ont été transférés dans une aile plus moderne du vaisseau, fort heureusement pour moi car mon ancien bureau dans la salle des machines était infesté de scolopendres géantes qui me mordaient les pieds. Avec ce changement on a pu accueillir de nouveaux arrivants. En premier lieu, Philip, an Amaziiiiiiing guy !!! le MacGyver du vaisseau, notre chasseur de poisson austral. Son acolyte, c'est Fillipo le futur « Casanova » de l'espace. Ensuite la « dulce » Terezita qui de son sourire te ferait même oublier que tu viens de manger « un chile verde ». Enfin Caroline la petite nouvelle, j'espére avoir le temps de la découvrir avant mon départ, car avec celle là, j'ai cru comprendre que ça déménage. Ca n'est pas tout, car le vaisseau abrite un autre petit organisme. En effet, l'énergie nécessaire pour le système de propulsion est produite par une espèce bien particulière de mouche que l'on élève à bord. Il s'agit de Drosophila melanogaster, c'est elle qui va fournir toute l'énergie nécessaire pour le vaisseau. Voilà donc tout l'équipage au complet. Bon c'est vrai je me suis bien amusée, mais si j'ai connu des moments merveilleux j'ai aussi vécu des moments terribles. Heureusement, quand ca n'allait plus, je pouvais désamarrer ma capsule et aller rejoindre les zinzins de l'espace. En d'autres termes les potes. Eux aussi propulsés dans l'espace de l'âge adulte avaient tout comme moi besoin de décompresser. Je ne pourrais jamais en quelques lignes parler d'eux et décrire comme il se doit tout l'amour que j'ai pour eux. Ils ont en commun d'être beaux, intelligents avec pour chacun leur petite dose d'excentricité, celle que j'ai tout de suite captée ! Chez ces demoiselles, on retrouve ma Muse la plus jolie des fleurs de mon jardin ; Julienancy ma grande compagne de galère ; Eno la plus « foufou » d'entre nous ; Sweet Adeline ou mamie coug pour les intimes ; Lucie in the sky un petit bou de chou à qui il vaut mieux ne pas chercher des noises et Matit normande que j'ai un peu délaissée ces dernières années. Chez ces messieurs, y'a Mimi, lui et moi, on a raté une grande carrière de JO au Club Med ; Brendan mieux connu des services de police sous le pseudonyme de «froteman» ; le copain Pierro qui pose une main en haut d' min dos et puis Jaco « too sexy for my cat ». Durant tout ce temps en orbite, ma famille restée sur terre m'a énormément manqué. Heureusement tout au long de ces années je recevais des petits coffrets envoyés par ma mère, mon père, ma soeur, mon frère, mon neveu, mes tantes, mes oncles, mes cousines et cousins, mes grands mères et mon grand père. Dans ces précieux coffrets se trouvaient tout plein d'amour, de réconfort, d'aide, d'humour et de conseils. Malgré la distance, ils m'ont donc tous suivie de leur affection et de leur bienveillance. Je suis faite d'un petit peu de chacun d'eux et j'en suis sacrément fière. Voilà donc ici présentes toutes les personnes qui m'ont permis de réaliser cette odyssée, sans eux rien n'aurait été possible, je tiens donc à tous les remercier très sincèrement pour leur aide, leur amitié ou leur amour. ce gène semble uniquement dépendre de l'un des deux complexes Polycomb. Ainsi, en plus de l'aspect dynamique du ciblage des complexes du PcG au cours du développement, nous avons également exploré la possibilité d'un ciblage différentiel de ces complexes. Pour chaque partie des résultats, les problématiques sont exposées clairement avant d'aborder les résultats expérimentaux eux même. D'autre part chaque partie possède sa propre conclusion et discussion. Enfin, la conclusion générale reprend l'ensemble des résultats obtenus et possède une réflexion supplémentaire sur les perspectives à long terme qui sont nées à la suite de mes travaux de thèse. Bonne lecture. Structure de la chromatine 1. La molécule d'ADN Dans le monde du vivant l'acide désoxyribonucléique (ADN) est la molécule qui détient l'information nécessaire pour le développement, la survie et la reproduction d'un organisme. Cette molécule est présente dans chacune des cellules d'un organisme et l'information qu'elle contient peut être convertie en message nécessaire à la production d'ARNs et de protéines. Par ailleurs, pour le développement d'un organisme, les cellules doivent se diviser et l'ADN est alors capable d'être recopié afin d'être transmis. Chaque espèce possède un génome constitué par une séquence d'ADN qui lui est propre, porté par un certain nombre de chromosomes, et une composition génique particulière qui constitue son génome. Il aura fallu près d'un siècle pour isoler cette molécule, déterminer sa composition, sa structure et pouvoir affirmer que l'ADN est le support physique de l'hérédité décrite par Johann Gregor Mendel. Ainsi l'ADN est formé de deux chaines nucléotidiques non identiques, enroulées l'une autour de l'autre pour former une structure en double hélice. Chaque nucléotide se compose, d'une base azotée (cytosine (C), guanine (G), thymine (T) ou adénine (A)), d'un sucre, le désoxyribose, et d'un groupement phosphate liant chaque nucléotide d'une même chaine. L'association des deux brins d'ADN s'effectue par des liaisons hydrogènes entre bases complémentaires. La cytosine s'associant uniquement à la guanine et la thymine avec l'adénine. Ces molécules dans les cellules eucaryotes sont contenues principalement dans un compartiment que l'on nomme le noyau, de dimensions micrométriques. Dans ce petit volume doit être alors confinée une quantité colossale d'ADN. Prenons l'exemple d'un noyau de cellule humaine diploïde (environ 10 microns) qui doit contenir deux mètres d'ADN correspondant à ces 6,4 milliards de paires de bases (pb). Pour se faire l'ADN, s'associe à des protéines afin de former des structures pouvant adopter différents niveaux de compactions, le plus élevé correspond au chromosome mitotique. L'ADN ainsi associé à des protéines fût nommé chromatine par Walther

Transcriptional activation of eukaryotic genes is accompanied, in general, by a change in the sensitivity of promoter chromatin to endonucleases. The structural basis of this alteration has remained elusive for decades; but the change has been viewed as a transformation of one structure into another, from "closed" to "open" chromatin. In contradistinction to this static and deterministic view of the problem, a dynamical and probabilistic theory of promoter chromatin has emerged as its solution. This theory, which we review here, explains observed variation in promoter chromatin structure at the level of single gene molecules and provides a molecular basis for random bursting in transcription-the conjecture that promoters stochastically transition between transcriptionally conducive and inconducive states. The mechanism of transcriptional regulation may be understood only in probabilistic terms.

One of the most remarkable chromatin remodelling processes occurs during spermiogenesis, the post-meiotic phase of sperm development during which histones are replaced with sperm-specific protamines to repackage the genome into the highly compact chromatin structure of mature sperm. Here we identify Chromodomain helicase DNA binding protein 5 (Chd5) as a master regulator of the histone-to-protamine chromatin remodelling process. Chd5 deficiency leads to defective sperm chromatin compaction and male infertility in mice, mirroring the observation of low CHD5 expression in testes of infertile men. Chd5 orchestrates a cascade of molecular events required for histone removal and replacement, including histone 4 (H4) hyperacetylation, histone variant expression, nucleosome eviction and DNA damage repair. Chd5 deficiency also perturbs expression of transition proteins (Tnp1/Tnp2) and protamines (Prm1/2). These findings define Chd5 as a multi-faceted mediator of histoneto-protamine replacement and depict the cascade of molecular events underlying this process of extensive chromatin remodelling.

Transcriptional activation of eukaryotic genes is accompanied, in general, by a change in the sensitivity of promoter chromatin to endonucleases. The structural basis of this alteration has remained elusive for decades; but the change has been viewed as a transformation of one structure into another, from "closed" to "open" chromatin. In contradistinction to this static and deterministic view of the problem, a dynamical and probabilistic theory of promoter chromatin has emerged as its solution. This theory, which we review here, explains observed variation in promoter chromatin structure at the level of single gene molecules and provides a molecular basis for random bursting in transcription-the conjecture that promoters stochastically transition between transcriptionally conducive and inconducive states. The mechanism of transcriptional regulation may be understood only in probabilistic terms.