Relative roles of transcription and replication dynamic in the instability of human common fragile sites
Rôles relatifs de la transcription et de la dynamique de réplication dans l'instabilité des Sites Fragiles Communs humains
Résumé
Common Fragile Sites (CFS) are loci harboring large genes where chromosome breaks occur in cells under replication stress. It is widely accepted that these sites are regions whose replication is incomplete when cells enter mitosis, but the underlying mechanism remains poorly understood. Our laboratory has shown by the technique of molecular combing, that the instability of FRA3B in lymphocytes is due to the presence of a large region poor in active replication origins (core) whose replication can not be completed under replicative stress. In order to generalize these findings, I studied by the technique of "Repli-Seq", the replication timing across the entire genome in human lymphoblastoid cells treated or not with aphidicolin. The results clearly confirm that CFS known in this cell type correspond to regions including large genes and which are underreplicated under replication stress conditions. Moreover, I have shown that delaying entry of cells into mitosis by using RO-3306, an inhibitor of CDK1, completely abolishes the fragility of SFC induced by aphidicolin in human lymphocytes and fibroblasts. I also have shown that abolition of the breaks at FRA3B and FRA16D in lymphocytes and at FRA1L in fibroblasts is not accompanied by a decreased transcription of FHIT, WWOX and NEGR1, respectively, the three large genes including these three SFC. Moreover, I have correlated the expression of FHIT, WWOX, NEGR1 and LSAMP genes to the fragility of FRA3B, FRA16D, FRA1L and FRA3L sites in 7 lines of fibroblasts and 7 lines of lymphocytes. I also highlighted an atypical expression of these genes in some of these lines and showed that this atypical expression is accompanied by an unusual fragility of the corresponding CFS. However, I have also shown that inhibition of transcription by two different inhibitors, triptolide and α-amanitine, does not diminish the fragility induced by aphidicolin. I propose a model to explain these apparently contradictory results.Finally, I have correlated the disappearance of breaks at FRA3B in cells treated with aphidicolin and RO-3306 with an increase in initiation events in the core region. I have shown that inhibition of CDK1 by the RO-3306 allows the accumulation of factors CDC6 CDT1, ORC1 and MCM7 on the chromatin in cells blocked in G2 phase, and that the accumulation of CDT1 and CDC6 is essential to reducing fragility under RO-3306. I propose a model to explain these observations that postulates the existence of latent replication origins partially loaded with the pre-replication complex.
Les Sites Fragiles Communs (SFC) sont des loci incluant des grands gènes où des cassures chromosomiques apparaissent chez des cellules soumises à un stress réplicatif. Il est couramment admis que ces sites sont des régions dont la réplication n’est pas terminée lorsque les cellules entrent en mitose mais le mécanisme sous-jacent restait mal compris. Notre laboratoire a montré par la technique du peignage moléculaire que l’instabilité du site FRA3B chez les lymphocytes est due à la présence d’une grande région pauvre en origines de réplication actives (cœur) dont la réplication ne peut pas se terminer en cas de stress réplicatif. Dans le but de généraliser ces conclusions, j’ai étudié par la technique du « Répli-Seq », le timing de réplication à l’échelle du génome entier chez des cellules lymphoblastoïdes humaines traitées ou non à l’aphidicoline. Les résultats confirment clairement que les SFC connus dans ce type cellulaire correspondent à des régions incluant un grand gène et qui sont déficitaires en réplication sous un stress réplicatif. D’autre part, j’ai montré que retarder l’entrée des cellules en mitose par l’utilisation du RO-3306, un inhibiteur de CDK1, abolit complètement la fragilité des SFC induite par l’aphidicoline chez des lymphocytes et des fibroblastes humains. De plus, j’ai montré que cette suppression des cassures au niveau de FRA3B et FRA16D chez les lymphocytes et de FRA1L chez les fibroblastes ne s’accompagne pas d’une diminution de la transcription de FHIT, WWOX et NEGR1, les trois grands gènes contenus respectivement dans ces trois SFC. Par ailleurs, j’ai corrélé l’expression des gènes FHIT, WWOX, NEGR1 et LSAMP à la fragilité des sites FRA3B, FRA16D, FRA1L et FRA3L dans 7 lignées de fibroblastes et 7 lignées de lymphocytes. J’ai aussi mis en évidence une expression atypique de ces gènes dans certaines de ces lignées et montré que cette expression atypique s’accompagne d’une fragilité atypique du SFC correspondant. Cependant, j’ai montré que l’inhibition de la transcription par deux inhibiteurs différents, le triptolide et l’α-amanitine, ne diminue pas la fragilité induite par l’aphidicoline. Je propose un modèle pour expliquer ces résultats apparemment contradictoires. Enfin, j’ai corrélé la disparition des cassures au niveau de FRA3B dans les cellules traitées à l’aphidicoline et au RO-3306 à une augmentation des événements d’initiation dans la région cœur. J’ai montré que l’inhibition de CDK1 par le RO-3306 permet l’accumulation à la chromatine des facteurs CDC6, CDT1, ORC1 et MCM7 dans les cellules bloquées en phase G2 et que l’accumulation de CDT1 et de CDC6 est indispensable à la diminution de la fragilité sous RO-3306. Je propose un modèle permettant de rendre compte de ces observations qui postule l’existence d’origines de réplication latentes partiellement chargées en complexes de pré-réplication.
Domaines
Génétique
Origine : Version validée par le jury (STAR)
Loading...