Du transcriptome aux réseaux de régulation transcriptionnelle

1. Du transcriptome aux réseaux de régulation transcriptionnelle 1ère partie : explorations horizontales 29 avril 2003

2. Stimuli extérieurs 1 2 Voies de signalisation Facteurs de transcription Gènes ARNm Protéines

3. 1°) Inférence des réseaux de régulation A. Utilisation des données de puces à ADN - transcriptome From Tavazoie S … and Church GM (1999). Systematic determination of genetic network architecture, Nature Genetics, 22:281-5.

5. From Pilpel, Y., Sudarsanam, P., and Church, G. M. (2001). Identifying regulatory networks by combinatorial analysis of promoter elements, Nat Genet 29, 153-9. .

7. B. Utilisation des expériences de ChIP – puces à ADN

8. From Lee … and RA Young (2002). Transcriptional regulatory networks in Saccharomyces cerevisiae, Science 298, 799-804.

9. C. Utilisation des données de puces à ADN transcriptome et des expériences de ChIP – puces à ADN SBF MBF From Simon … and R.A. Young. (2001). Serial regulation of transcriptional regulators in the yeast cell cycle, Cell 106, 697-708.

10. 213 gènes

11. Les résultats connus précédemment Les résultats acquis La régulation transcriptionnelle des facteurs de transcription impliqués dans le cycle cellulaire

12. 2°) Modélisation des réseaux de régulation From Milo … and U. Alon. (2002). Network motifs: simple building blocks of complex networks, Science 298, 824-7

16. From Shen-Orr … and U. Alon. (2002). Network motifs in the transcriptional regulation network of Escherichia coli, Nat Genet 31, 64-8.

17. 3°) Étude expérimentale des réseaux de régulation From Hoffmann …and D. Baltimore. (2002). The IkappaB-NF-kappaB signaling module: temporal control and selective gene activation, Science 298, 1241-5.

20. Du transcriptome aux réseaux de régulation transcriptionnelle 2de partie : explorations verticales 29 avril 2003

21. 1°) différents niveaux de régulation transcriptionnelle

22. Synthèse Facteurs de transcription Dégradation Gènes ARNm Protéines From Fan, J. et al. (2002). Global analysis of stress-regulated mRNA turnover by using cDNA arrays, Proc Natl Acad Sci U S A 99, 10611-6. From Wang, Y et al. (2002). Precision and functional specificity in mRNA decay, Proc Natl Acad Sci U S A 99, 5860-5 .

23. Les petits ARNs messagers From Gottesman, S. (2002). Stealth regulation: biological circuits with small RNA switches, Genes Dev 16, 2829-42.

24. 2°) la structure de la chromatine From Struhl K. (1999). Fundamentally different logic of gene regulation in eukaryotes and prokaryotes, Cell 98, 1-4.

25. L’ADN est compacté Les activateurs fixent des éléments régulateurs Les activateurs recrutent des complexes de remodelage de la chromatine Les activateurs recrutent des éléments du complexe de transcription Les activateurs stimulent l’activité du complexe de transcription recruté D’aprèshttp://web.wi.mit.edu/young/pub/txinitapparatus.html

26. TRRAP p107 aTub Bin1 b actin TIP48 TIP49 BAF53 YY1 mSin3 AP2 Max Mad Max TFII-I BRCA1 Miz1 Prolifération Transformation Myc NTD HDACs CTD D’après Sakamuro & Prendergast, Oncogene (1999), 18, 2949-54

27. Ets1 3°) voies de signalisation & boucles de régulation Ets1

28. Ets1 P

29. Thr PD Ser P DBD P Net ID DBD DBD P TA ID Ser P DBD TA Activateur Inhibiteur

30. Ets1 P

31. 4°) le caractère stochastique de l’expression des gènes D’après http://www.medicine.man.ac.uk/esrg/jdavis.htm

32. From Norris, A. J., et al. (2003). Dynamic patterns of growth hormone gene transcription in individual living pituitary cells, Mol Endocrinol 17, 193-202.

33. Un environnement cellulaire non idéalisé Une petite boite de 100 nm de côté contient ~ 450 protéines ~ 30 ribosomes ~ 50.000 ions ~ 70% eau ….. Dans E Coli, 4000 gènes 100 gènes exprimés en phase stationnaire 2000 molécules de RNA polymérase dont 1300 engagées dans la transcription Dans une bactérie, 1 nM = une molécule > 80% de protéines < 100 nM

34. Du transcriptome aux réseaux de régulation transcriptionnelle quelques propositions 29 avril 2003

35. - Garder à l’esprit les ordres de grandeurs physique pour l’étude des modules fonctionnels ou des modules de régulation Les expériences in vivo suggèrent qu’il faut entre 30 secondes et une minute pour transcrire un gène long d’une kilobase. C’est la taille des plus petits gènes. La transcription du gène codant la dystrophine (2,4 M bases) nécessite 12h Les complexes de remodelage de la chromatine : 1-3 MDa. Un facteur de transcription 50 kD …………….. - Isoler physiquement (par fractionnement) des modules fonctionnels ou des éléments des modules de régulation

36. - caractériser les propriétés cinétiques et fonctionnelles des modules de régulation mis en évidence par la biologie moléculaire classique, en associant modélisation et expérimentation. - identifier les modules qui interviennent dans un type cellulaire donné au cours d’un processus donné, grâce aux approches globales. - définir la façon dont ces différents modules interagissent, comment s’articulent entre eux différents niveaux d’organisation dans le temps et l’espace.

38. Quelques points de rencontre … E Coli, S Cerevisiae, C Elegans / l’homme … Expérimentation / Modélisation Approches globales / approches locales