Stress-induced transcription of satellite III repeats

Exposure of mammalian cells to stress induces the activation of heat shock transcription factor 1 (HSF1) and the subsequent transcription of heat shock genes. Activation of the heat shock response also correlates with a rapid relocalization of HSF1 within a few nuclear structures termed nuclear stress granules. These stress-induced structures, which form primarily on the 9q12 region in humans through direct binding of HSF1 to satellite III repeats, do not colocalize with transcription sites of known hsp genes. In this paper, we show that nuclear stress granules correspond to RNA polymerase II transcription factories where satellite III repeats are transcribed into large and stable RNAs that remain associated with the 9q12 region, even throughout mitosis. This work not only reveals the existence of a new major heat-induced transcript in human cells that may play a role in chromatin structure, but also provides evidence for a transcriptional activity within a locus considered so far as heterochromatic and silent

Higher concentrations of histone macroH2A in the Barr body are correlated with higher nucleosome density

AbstractHistone macroH2A, which is a subtype of histone H2A, possesses a histone H2A-like portion fused to a relatively long non-histone portion. MacroH2A has been shown to associate preferentially with the inactive X chromosome [1]. To investigate the specificity of this association, the nuclear distribution of macroH2A was compared with that of regular core histones. In normal human female fibroblasts, all anti-histone antibodies that were tested (including anti-macroH2A antibody) preferentially labeled the inactive X chromosome. Moreover, when expressed as green fluorescent protein (GFP) fusions, both histone H2A and macroH2A were concentrated in the Barr body. These data clearly show the presence of a higher density of nucleosomes in the inactive X chromosome. Accordingly, the specificity of the macroH2A association with the inactive X chromosome should be reconsidered. While investigating the role of macroH2A, we found that the proximity of the non-histone region of macroH2A to a promoter could lead to a specific repression of transcription, suggesting that the incorporation of macroH2A into chromatin might help to establish the stable pattern of gene expression in differentiated cells

In vivo binding of active heat shock transcription factor 1 to human chromosome 9 heterochromatin during stress

Activation of the mammalian heat shock transcription factor (HSF)1 by stress is a multistep process resulting in the transcription of heat shock genes. Coincident with these events is the rapid and reversible redistribution of HSF1 to discrete nuclear structures termed HSF1 granules, whose function is still unknown. Key features are that the number of granules correlates with cell ploidy, suggesting the existence of a chromosomal target. Here we show that in humans, HSF1 granules localize to the 9q11-q12 heterochromatic region. Within this locus, HSF1 binds through direct DNA–protein interaction with a nucleosome-containing subclass of satellite III repeats. HSF1 granule formation only requires the DNA binding competence and the trimerization of the factor. This is the first example of a transcriptional activator that accumulates transiently and reversibly on a chromosome-specific heterochromatic locus

Isolement et analyse fonctionnelle du promoteur du gene codant pour la proteine de choc thermique 90 kDa aviaire

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Implications des histones deacetylases de I et II dans la réponse au stress

En réponse à des stress environnementaux, la cellule met en place une réponse rapide et transitoire visant à assurer sa survie. Cette réponse se traduit par l'activation du facteur HSF1(Heat shock factor 1) qui induit l'expression des gènes codant pour des protéines de choc thermique (ou HSP). L'activation des gènes hsp s'accompagne de la répression de la plupart des autres gènes cellulaires. Si l'on connait assez bien aujourd'hui les mécanismes associés à l'activation des gènes de choc thermique, peu de données existent concernant les mécanismes mis en jeu dans l'inactivation globale. Nous avons engagé un travail visant à caractériser les modifications épigénétiques qui accompagnent cette répression, ainsi qu'à identifier les acteurs impliqués. Par des approches moléculaires et in situ nous avons montré que les HDACs (Histones Décaétylases) sont de nouveaux régulateurs de la réponse au stress. Le stress thermique induit une régulation fine de l'épigénome, notamment une déacétylation globale des histones de cœur, médiée par des HDACS de classe l, HDAC1 et 2. Au niveau du cytoplasme, les HDACs régulent également la réponse au stress. En effet, lors d'un stress protéotoxique, nous avons montré qu'HDAC6 joue un rôle indispensable dans l'initiation de cette réponse, en dissociant le facteur HSFl de ses régulateurs négatifs. En conséquence, HDAC6 joue un rôle dans l'induction des protéines HSPs en réponse à ce stress de type agrégats. En conclusion, en identifiant les HDACs comme de nouveaux facteurs de la réponse au stress, nos travaux permettent de mettre en lien entre deux cibles faisant l'objet de nombreux travaux en cancérologie: HSPs et HDACs.ln response to environmental stress (heat shock, hypoxia, heavy metals exposure), cells have developed rapid and transitory mechanisms to protect themselves from the stress-induced damages. This stress response is characterized by the activation of HSF1 (Heat Shock Factor1), a key factor involved in the induction of the HSP (Heat Shock Proteins) encoded genes. ln contrast toheat shock genes induction, most of the genome is repressed du ring stress. If the mechanisms involved in the activation of HSP genes have been investigated in details, less is known about the global repression of the genome. We started to investigate the epigenetic mechanisms that underline this genome repression and identify the molecular basis of this phenomenon. By molecular and in situ approaches, we showed that HDACs (Histone Deacetylases) are new regulators of stress response. Heat shock induces major epigenetic changes, specially a global deacetylation of core histones. We showed that class 1 HDAC, HDACl and HDAC2 mediates the heat-induced deacetylation. This event is regulated by HSF1, probably through its interaction with HDACl and HDAC2. ln the cytoplasm, HDACS are also able to regulate stress response. Indeed, upon proteotoxic stress for example, proteasome inhibition, we showed that HDAC6 play a critical role in initiating the stress response. It mediates the dissociation of HSFl from its repressor complex and HDAC6 has an impact in HSP induction in response to stress. ln conclusion, we identify HDACs as new important factors of stress response. Thanks to this work, we have linked two classes of proteins that are targeted by anti-cancer therapy: HSPs and HDACs.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Etude de la transcription des séquences satellites du génome humain

Le gène est défini comme une unité fonctionnelle de l'hérédité. En effet, les gènes, transcrits en ARN, codent pour des protéines qui assurent l'essentiel des fonctions cellulaires. Cependant, les gènes ne représentent que 2% du génome humain. Ainsi, notre génome est presque exclusivement composé d'ADN non codant (ADNnc) qui, en raison d'une absence apparente de fonction (c'est-à-dire de transcription et de traduction), est également connu sous le terme peu élogieux d' ADN poubelle . De manière surprenante, la quantité d'ADNnc présente dans les cellules est proportionnelle au degré de complexité des organismes, suggérant ainsi que cet ADNnc pourrait avoir une fonction. En particulier, les centromères et des péricentromères, qui contiennent des séquences d'ADNnc de type satellite, permettent la ségrégation correcte de chromatides sœurs lors de la mitose. De plus des études récentes réalisées chez la levure S.pombe montrent que les régions péricentromériques peuvent être transcrites. Les ARNnc ainsi produits participent à l'établissement et au maintien de l'hétérochromatine péricentromérique. Bien que les mécanismes impliqués dans ces processus soient en grande partie identifiés, très peu de choses sont connues quant à la capacité transcriptionnelle de ces séquences satellites chez d'autres espèces.Ainsi, l'objectif de ma thèse a été d'évaluer le potentiel transcriptionnel des séquences satellites du génome humain. A mon arrivée dans le laboratoire, l'équipe du Pr Claire Vourc'h était particulièrement engagée dans ce projet puisqu'elle venait de mettre en évidence la transcription des séquences satellites 3 du locus 9q12 au cours de la réponse au stress. Mon travail de thèse m'a conduit à approfondir cette étude en identifiant de nouvelles séquences satellites dont la transcription est induite par le stress thermique. Par ailleurs, j'ai développé la première approche trancriptomique dédiée à l'expression des séquences satellites du génome humain : la RepChip. Le modèle de la réponse au stress m'a permis de valider cet outil. Ainsi, j'ai pu identifier non seulement de nouveaux contextes cellulaires permettant l'expression de ces séquences mais également deux mécanismes indépendants impliqués dans leur transcription. En particulier, un lien entre la capacité transcriptionnelle de ces séquences et des modifications de l'épigénome a pu être établi. Finalement, j'ai identifié un modèle d'inhibition de la transcription des séquences satellites au cours du choc thermique, le syndrome ICF (Immunodeficiency, Centromeric instability and Facial anomalies).GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

The secret message of heterochromatin: new insights into the mechanisms and function of centromeric and pericentric repeat sequence transcription.

International audienceIn the fission yeast, S. Pombe, small dsRNA generated by RNAi-dependent mechanisms are involved in the establishment and maintenance of heterochromatic regions. The existence of conserved features within the general organization of centromeric and pericentromeric repeats in yeast, mouse and human argues in favor of a conserved role for centromeric and pericentromeric-derived transcripts across these species. In support of this, evidence is accumulating that centromeric and pericentromeric sequences are transcriptionally competent in diverse biological contexts in mammalian cells. Given the importance of centromeric and pericentromeric regions, not only with respect to centromere function, but also to gene regulation, this review examines the biological contexts in which mouse and human centromeric and pericentromeric-specific transcripts have been observed. The structure of the transcripts generated, the molecular mechanisms underlying their expression and their supposed functions will be discussed