Intégration de données génomiques: Transcriptome et ChIP-chip pour modéliser des réseaux de régulation

Intégration de données génomiques: Transcriptome et ChIP-chip pour modéliser des réseaux de régulation Mahatsangy Raharijaona L’Institut du Thorax INSERM U915

E A B D F C Co-expression = fonction(Eisen et al., PNAS 1998) Echantillons Cluster Fonction Gènes Fonction et mécanismes de régulation spécifiques aux échantillons Régulation

Cancer du sein Breast Carcinoma cell-lines Breast Carcinoma tumours CRABP2 GATA3 ESR1 Survie XBP1 Tamoxifène PBX1 GATA3 ESR1 XBP1 CRABP2PBX1 … Bertucci et al. (2002) Hum. Mol. Genet. 11: 863-872. Co-expression et Co-régulation Quel est le réseau de régulation sous-jacent au cluster ? ?

Etude des interactions protéines-ADNGATA3 => ESR1 Sur-expression ou K-O de FT Mesures des effets Gata3 over-expression ESR1 Indirect, non physiologique Gata3 knock-out ESR1 GATA3-dependent ESR1 expression MOTIFS dans leur promoteur ? Recherche du motif putatif Motif GATA3 dans le promoteur ESR1 Immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) direct, physiologique GATA3 se fixe sur le promoteur ESR1

Etude interactions protéines-ADNChIP Cross-link In vivo: cellules / tissus Coupure de l’ADN ChIP: Chromatin ImmunoPrecipitation Immunoprécipitation ChIP

Analyse du ChIP ChIP Amplification Marquage Clonage, séquençage PCR (Orlando and Paro, Cell 1993) Hybridation sur puce de régions régulatrices:chip (Ren, Science 2000; Iyer, nature 2001…) Méthodes dérivées du SAGE: ChIP-PET (Wei, Cell 2006) ChIP-Seq (Robertson, Nat meth 2007) ? MON GENE

ChIP-chip Immunoprecipitation - Efficacité de l’anticorps http://www.chiponchip.org: 160 Anticorps validés en ChIP - Utilisation d’Ac a épitope c-Myc fusionné à la protéine d’intérêt (Lee, science 2002) - Production d’Ac Différents types de puces Taille région intergénique chez l’homme: 2Gb (3Gb taille génome). les îlots CpG « CpG Islands Array » (Weinmann, Genes Dev 2002) « Promoter Array » (Odom, Science 2004) Tiling array chromosome/génome (Bertone, Science 2004)

ChIP-chip (fluorescence)

DamID Référence Dam seul Fusion FT-Dam Cellules Eucaryotes (pas de A méthylés) Expression in vivo du FT étudié, fusionné avec la DNA Adenine Methyltransferase d’E.coli Méthylation des A de GATC au voisinage du site de fixation du FT Isolement de l’ADN génomique Digestion enzymatique au niveau des Ame (GAmeTC) Séparation des brins digérés des brins génomiques (size-fractionation) Marquage cy5 Marquage cy3 Marquage et hybridation sur puce de régions régulatrices Taverner (Genome Biology, 2004)

Découverte de motifs Site de fixation du facteur de transcription = Motif reconnu sur l’ADN Quel est le motif reconnu par le facteur de transcription ? Le motif devrait être présent dans toutes les séquences positives, « absents » dans les négatives Existe-t-il d’autres motifs co-localisés avec ce motif ? analyse en ChIP-chip => Identification de co-facteurs éventuels

Découverte et recherche de motifs Exemple: ChIP-chip Ets 1/2 sur des lymphocytes T. Mesure de la fréquence de tous les oligonucléotides dans Ets+ et Ets-

Construction d’un réseau (données de Caroll, nat gen 2006) Signalisation et cytosquelette Métabolisme Voie Wnt

Différenciation Apoptose Prolifération - Modélisation de réseaux de régulation Intégration des données de génomique pour modéliser des réseaux de régulation transcriptionnelle B H C M I D J L N A G E K O + F Expression: Transcriptome Régulation: ChIP-chip Fonction: Bioinformatique Cible Thérapeutique : Modélisation Identification de cibles thérapeutiques

Intégration de données génomiques: Transcriptome et ChIP-chip pour modéliser des réseaux de régulation