Des filaments de protéines contribuent à la régulation de l'expression des gènes

Toutes les cellules d’un organisme sont formées à partir du même schéma directeur : le génome. Elles diffèrent cependant dans la manière dont elles exploitent cette information selon le processus appelé « expression génétique ». Ce processus hautement régulé permet que l'information codée dans des séquences d’ADN, les gènes, soit transcrite en un produit fonctionnel, généralement une protéine. La régulation de cette expression génique est notamment orchestrée par une classe de protéines connues sous le nom de facteurs de transcription. Présentes dans le noyau des cellules, ces protéines se lient à des séquences spécifiques de l'ADN pour moduler l'expression des gènes adjacents.

On pensait traditionnellement que les facteurs de transcription agissaient soit comme des molécules isolées, soit comme des dimères, complexes formés par deux sous-unités identiques. Toutefois, de récentes études suggèrent que certains facteurs de transcription ont tendance à s’associer entre eux sous forme de chaînes filamenteuses composées de nombreuses copies de la même protéine.

Une équipe de scientifiques du Centre de biophysique moléculaire (CNRS) et leurs collaborateurs^* ont tenté d’élucider ce phénomène pour une des plus grandes familles de facteurs de transcription humains, connue sous le nom de ZBTB. Ils ont en particulier étudié la tendance à former des structures filamenteuses pour deux membres de cette famille et les ont caractérisées à l’aide d’une variété de techniques de biophysique et de biologie cellulaire. Les résultats, qui peuvent être étendus à une fraction considérable (environ 40 %) des membres de la famille des ZBTB, montrent que ces protéines forment des dimères qui s’associent ensuite entre eux pour former des superstructures protéiques allongées et répétitives : les filaments. Le fait que ce groupe important de protéines forme des filaments ouvre de nouvelles questions sur la manière dont ces facteurs de transcription s'engagent avec l'ADN pour réguler l'expression des gènes. Les filaments observés pourraient en effet se lier plus facilement à un ADN contenant de nombreuses séquences régulatrices courtes et répétitives.

Ces résultats, obtenus dans le cadre d’une étude plus large financée par le Conseil européen de la recherche (ERC) et publiés dans la revue Molecular Cell, remettent en question la vision traditionnelle du fonctionnement de certains facteurs de transcription. Ils suggèrent même que la filamentation serait une caractéristique des facteurs de transcription plus commune qu'on ne l’imaginait. Au-delà, cette étude devrait aider à mieux comprendre comment les facteurs de transcription regroupent et répriment les gènes, et, à terme, offrir de nouvelles cibles pour des interventions thérapeutiques dans des maladies où ces mécanismes sont dysfonctionnels.

*Avec des scientifiques de l’Institut de physique de Rennes (CNRS/Université de Rennes), de l’Institut de génétique et développement de Rennes (CNRS/Université de Rennes), de l’Institut de biologie intégrative de la cellule (CNRS/CEA/Université Paris Saclay) et de l’INSERM, du laboratoire Architecture et fonction des macromolecules biologiques et du Turing centre for living systems (CNRS/Aix-Marseille Université).

Rédacteur : AVR