Transcriptional plasticity through differential assembly of a multiprotein activation complex

Cell adaptation to the environment often involves induction of complex gene expression programs under the control of specific transcriptional activators. For instance, in response to cadmium, budding yeast induces transcription of the sulfur amino acid biosynthetic genes through the basic-leucine zipper activator Met4, and also launches a program of substitution of abundant glycolytic enzymes by isozymes with a lower content in sulfur. We demonstrate here that transcriptional induction of PDC6, which encodes a pyruvate decarboxylase isoform with low sulfur content, is directly controlled by Met4 and its DNA-binding cofactors the basic-helix–loop–helix protein Cbf1 and the two homologous zinc finger proteins Met31 and Met32. Study of Cbf1 and Met31/32 association with PDC6 allowed us to find a new mechanism of recruitment of Met4, which allows PDC6 being differentially regulated compared to sulfur amino acid biosynthetic genes. Our findings provide a new example of mechanism allowing transcriptional plasticity within a regulatory network thanks to a definite toolbox comprising a unique master activator and several dedicated DNA-binding cofactors. We also show evidence suggesting that integration of PDC6 to the Met4 regulon may have occurred recently in the evolution of the Saccharomyces cerevisiae lineage

Mécanismes d activation transcriptionnelle du régulon Met4 chez Saccharomyces cerevisiae

Met4 est l activateur transcriptionnel des gènes de la voie de biosynthèse des acides aminés soufrés, les gènes MET. Il est actif lorsque le milieu est carencé en acides aminés soufrés ou encore lorsqu il contient du cadmium (Cd2+), ceci afin d assurer la synthèse de la cystéine nécessaire à la formation du glutathion, un tripeptide permettant la détoxification du Cd2+. Nous avons montré que Met4 recrute au moins trois coactivateurs en réponse à ces deux conditions: le Médiateur, SAGA et les TAF. Certaines composantes de ces trois complexes ne semblent être nécessaires que dans une des conditions d induction, suggérant un mécanisme d activation par Met4 différentiel en fonction du signal. D autre part, dans le cadre du phénomène d économie en soufre déclenché en réponse au Cd2+, nous nous sommes intéressé aux mécanismes assurant le remplacement de la forme principale de la pyruvate décarboxylase Pdc1 par une isoforme, Pdc6, de teneur plus faible en acides aminés soufrés, et avons montré (1) que l induction de PDC6 dépend directement de Met4 et de ses cofacteurs mais repose sur un site de liaison à l ADN atypique, (2) que le recrutement de la machinerie transcriptionnelle au niveau de PDC6 et l accumulation des transcrits sont retardés par rapport aux gènes MET et (3) que l activation de PDC6 nécessite des concentrations de Cd2+ plus importantes. Nous avons montré une implication du complexe corépresseur Ssn6/Tup1 dans la répression de PDC1 et ceci vraisemblablement par altération de la structure chromatinienne via l histone déacétylase Rpd3. Enfin, nous avons aussi observé ce remplacement de Pdc1 par Pdc6 en carence en acides aminés soufrés.Met4 is the transcriptional activator which controls the MET gene network responsible for the biosynthesis of sulfur-containing amino acids. It is actif under conditions of limitation in sulfur and also upon exposure to cadmium (Cd2+) and, therefore, leading to synthesis of the cystein required to formation of glutathione, a thiol tripeptide necessary to complex and detoxify Cd2+. We showed that Met4 recruits at least three coactivators in response to these two conditions: the Mediator, SAGA and TAF. However, some of the subunits of these three complexes seem to be required in only one of the two induction conditions, suggesting a differential activation mechanism by Met4 according to the signal. Within the framework of the global sulfur sparing response in answer to Cd2+, we focused on the molecular mechanisms that govern the switch in expression between Pdc1 and Pdc6, two isoforms of pyruvate decarboxylase with differents contents of sulfur-containing amino acids. We showed that (1) transcriptional activation of PDC6 depends directly on Met4 and its cofactors but involves on atypical DNA binding site, (2) recruitment of the transcriptional machinery at PDC6 promoter and accumulation of PDC6 transcripts are delayed compared to MET genes and (3) PDC6 activation requires high concentrations of Cd2+. In addition, we showed involvement of the corepressor complexe Ssn6/Tup1 in the PDC1 repression, this probably through changes in chromatin structure via the histone deacetylase Rpd3. Finally, this transcriptional switch was also observed under condition of limitation in sulfur.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Independent Recruitment of Mediator and SAGA by the Activator Met4

Mediator is a key RNA polymerase II (Pol II) cofactor in the regulation of eukaryotic gene expression. It is believed to function as a coactivator linking gene-specific activators to the basal Pol II initiation machinery. In support of this model, we provide evidence that Mediator serves in vivo as a coactivator for the yeast activator Met4, which controls the gene network responsible for the biosynthesis of sulfur-containing amino acids and S-adenosylmethionine. In addition, we show that SAGA (Spt-Ada-Gcn5-acetyltransferase) is also recruited to Met4 target promoters, where it participates in the recruitment of Pol II by a mechanism involving histone acetylation. Interestingly, we find that SAGA is not required for Mediator recruitment by Met4 and vice versa. Our results provide a novel example of functional interplay between Mediator and coactivators involved in histone modification

Cumes

Activités de fouilles soutenues par : Centre Jean Bérard (USR 3133 CNRS-EFR), Soprintendenza archeologica di Napoli e Pompei et Ministère des Affaires étrangères et européennes (Paris). En 2010, les recherches sur des monuments funéraires de la nécropole de Cumes ont été poursuivies grâce aux crédits octroyés par le Ministère des Affaires étrangères et européennes. L’intervention a porté principalement sur trois zones : un groupe de tombes à chambre des IIe et Ier siècles avant J.-C. (D25 et ..

Cumes

Activités de fouilles soutenues par : Centre Jean Bérard (USR 3133 CNRS-EFR), Soprintendenza archeologica di Napoli e Pompei et Ministère des Affaires étrangères et européennes (Paris). En 2010, les recherches sur des monuments funéraires de la nécropole de Cumes ont été poursuivies grâce aux crédits octroyés par le Ministère des Affaires étrangères et européennes. L’intervention a porté principalement sur trois zones : un groupe de tombes à chambre des IIe et Ier siècles avant J.-C. (D25 et ..