L’organisation tridimensionnelle du génome à partir des protéines du groupe Polycomb

Three-Dimensional Genome Organization: a lesson from the Polycomb-Group proteins

Institut de Génétique Humaine, CNRS UPR-1142, 141 rue de la Cardonille, 34396 Montpellier Cedex 5, France

Auteur correspondant : Frédéric Bantignies, frederic.bantignies@igh.cnrs.fr

Reçu : 15 Janvier 2013

Résumé

Aujourd’hui, de plus en plus de génomes sont décryptés et annotés, et en parallèle, des avancées toutes récentes révèlent leur organisation tridimensionnelle (3D). Les dernières découvertes qui concernent cet aspect seront présentées, en prenant comme exemple les protéines du groupe Polycomb (PcG). Ce sont des facteurs de chromatine très bien conservés au cours de l’évolution, qui répriment la transcription de nombreux gènes cibles. Ils se lient au génome à de nombreux sites, et forment des domaines chromatiniens associés à des modifications d’histones spécifiques, ainsi qu’à des structures chromatiniennes d’ordre supérieur. Ces structures 3D de chromatine impliquent des interactions entre des éléments liés par Polycomb à des distances plus ou moins grandes, et peuvent contribuer à la fonction des protéines du PcG. Des analyses récentes de « Capture de la Conformation des Chromosomes » (3C) à haut débit ont mis au jour un très grand nombre de structures d’ordre supérieur le long de la fibre chromatinienne, segmentant le génome en domaines topologiques très bien démarqués. Ces études révèlent un lien sans précédent entre l’organisation linéaire des domaines épigénétiques et l’architecture des chromosomes, qui peut en conséquence être intimement lié à la fonction du génome.

Abstract

As more and more genomes are being explored and annotated, important features of three-dimensional (3D) genome organization are just being uncovered. In the light of what we know about Polycomb group (PcG) proteins, we will present the latest findings on this topic. The PcG proteins are well-conserved chromatin factors that repress transcription of numerous target genes. They bind the genome at specific sites, forming chromatin domains of associated histone modifications as well as higher-order chromatin structures. These 3D chromatin structures involve the interactions between PcG-bound regulatory regions at short- and long-range distances, and may significantly contribute to PcG function. Recent high throughput “Chromosome Conformation Capture” (3C) analyses have revealed many other higher order structures along the chromatin fiber, partitioning the genomes into well demarcated topological domains. This revealed an unprecedented link between linear epigenetic domains and chromosome architecture, which might be intimately connected to genome function.