Étude intégrative du rôle de deux sous unités essentielles du Médiateur de la transcription dans la mise en place des complexes de pré-initiation

La transcription est la première étape de l’expression des gènes. Chez les eucaryotes, la transcription par l’ARN polymérase II (Pol II) est un processus hautement régulé. Elle commence par la fixation d’activateurs spécifiques sur des régions régulatrices. Cela permet le recrutement de co-activateurs suivi des facteurs généraux de la transcription (GTFs) et de l’ARN polymérase II pour former le complexe de préinitiation (PIC). Le Médiateur est un complexe co-activateur essentiel à ce processus. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, il est composé de 25 sous-unités dont 10 sont essentielles à la viabilité. Son rôle principal est d’intégrer les signaux de régulation pour les transmettre aux composants du PIC. On connait aujourd’hui un certain nombre de fonctions du Médiateur. Néanmoins, sa complexité et la présence de sous-unités essentielles compliquent la compréhension détaillée de son mécanisme de fonctionnement in vivo. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé aux sous-unités essentielles Med10 et Med7, toutes deux appartenant au module du milieu du Médiateur, peu étudié jusqu’à présent. Nous avons construit une collection de mutants thermosensibles de ces deux sous-unités chez la levure S. cerevisiae. Nous avons caractérisés ces mutants par différentes approches de biologie moléculaire, biochimie et génomique fonctionnelle. L’étude de la sous-unité Med10 nous a permis de mettre en évidence in vivo un lien fonctionnel entre le Médiateur et TFIIB, un GTF essentiel au recrutement de la Pol II. Nous avons ainsi identifié les sous-unités Med14 et Med10 qui sont en contact avec TFIIB. Nos analyses de ChIP-seq montrent que le module du milieu et Med10, en particulier, est requis pour la formation correcte du PIC sur l’ensemble du génome. Ces données nous ont également permis de montrer que le Médiateur influence la formation du PIC en relation avec l’architecture des promoteurs en termes de présence de boîtes TATA, d’occupation des nucléosomes et leur dynamique. Ce travail nous a permis une meilleure compréhension du rôle du Médiateur dans l’activation de la transcription et donné des informations mécanistiques sur la façon dont l’interaction entre le Médiateur et TFIIB (et les autres GTFs) ainsi que l’architecture des promoteurs mènent à une régulation gène-spécifique.

Transcription is the first step of gene expression. In eukaryotes, messenger RNA (mRNA) transcription is a highly regulated process. Transcription begins with the binding of a specific transcription factor on a DNA regulatory sequence. This enable the recruitment of co-activators, followed by general transcription factors (GTFs) and RNA polymerase II (Pol II) to form preinitiation complex (PIC). Mediator is a co-activator complex which is essential in this process. In yeast Saccharomyces cerevisiae, Mediator is composed of 25 subunits, among which 10 are essential for cell viability, organized into four distinct modules. The main role of this complex is to transmit regulatory signal to PIC components. Although Mediator has been the subject of a large numbers of studies, its complexity prevents the detailed understanding of how it acts in vivo. During my PhD, I focused my work on the study of the two essential subunits Med7 and Med10. Both of these subunits belong to the middle module, poorly studied so far. We obtained a collection of temperature-sensitive mutants of Med7 and Med10 in yeast S. cerevisiae. We used different molecular biology and functional genomics to characterize these mutants. The work on Med10 subunit enabled us to highlight in vivo a functional link between Mediator and TFIIB, one of the GTFs. Notably, we have shown a new contact between Med14 subunit and TFIIB. Our ChIP-seq analysis shows that Mediator middle module, and in particular Med10 subunits, is crucial for PIC assembly genome-wide. These data also permit us to show that Mediator influence PIC formation in relation to promoter architecture. Taken together, these results indicates that Mediator in crucial to orchestrate the incorporation of the different proteins into the PIC. This work permit us to improve our understanding of how functional interplay between Mediator, TFIIB, other GTFs, and the promoter architecture leads to gene-specific transcription.