Depuis les années 1990, les biologistes cellulaires ont observé que la transcription est organisée au sein de corps nucléaires spécialisés plutôt que de se produire de manière diffuse dans le noyau. Au cours des 30 dernières années, des efforts considérables ont été déployés pour comprendre la structure et la fonction de ces compartiments nucléaires. L'hypothèse la plus répandue dans ce domaine est que les corps de transcription atténuent le « problème de la recherche de la cible » en accumulant localement la machinerie transcriptionnelle, ce qui permet une expression plus efficace des gènes. Toutefois, ce modèle n'a été étayé que par des preuves expérimentales limitées, principalement en raison des difficultés techniques rencontrées pour sonder la fonction de ces structures à l'aide de modèles expérimentaux conventionnels.
Dans le cadre de mon projet de doctorat, j'ai étudié deux grands corps de transcription qui se forment au cours du développement précoce du poisson zèbre, ce qui constitue un modèle nouveau et plus puissant que les corps de transcription précédemment étudiés dans les cultures cellulaires. J'ai pu perturber spécifiquement la formation de ces deux corps de transcription et, à l'aide d'une technique spécialement développée appelée SLAM-seq enrichie, j'ai pu évaluer l'impact de cette perturbation sur l'expression des gènes. Mes résultats ont révélé que la perturbation de ces structures entraîne une mauvaise régulation généralisée de l'expression des gènes, y compris des gènes régulés à la baisse - ce qui est attendu si les corps de transcription augmentent l'efficacité de la transcription - et des gènes régulés à la hausse.
J'ai démontré que les gènes régulés à la hausse, prêts pour la transcription, sont exprimés prématurément en l'absence des deux corps de transcription. L'imagerie en direct a montré que ces corps de transcription séquestrent le facteur de libération de pause CDK.9, bloquant de nombreux gènes dans un état de pause. Lorsque les corps de transcription sont perturbés, CDK.9 se redistribue vers des corps de transcription plus petits et en pause, qui s'allongent alors, entraînant l'expression prématurée de ces gènes en pause.
En conclusion, mes recherches ont mis en évidence un nouveau rôle des corps de transcription dans la régulation de l'expression des gènes. En plus d'améliorer l'efficacité de la transcription localement, ces corps inhibent la transcription ailleurs en séquestrant la machinerie transcriptionn lle essentielle.
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Since the 1990s, cell biologists have observed that transcription is organized within specialized nuclear bodies rather than occurring diffusely throughout the nucleus. Over the past 30 years, significant efforts have been made to understand the structure and fonction of these nuclear compartments. The prevailing hypothesis in the field posits that transcription bodies alleviate the 'target search problem' by locally accumulating the transcriptional machinery, thereby facilitating more efficient gene expression. However, this model has been supported by limited experimental evidence, primarily due to technical challenges in probing the fonction of these structures using conventional experimental models.
In my PhD project, I investigated two large transcription bodies that form during early zebrafish development, providing a novel and more powerfol model compared to previously studied transcription bodies in cell culture. I was able to specifically disrupt the formation of these two transcriptions bodies, and using a specially developed technique called enriched SLAM-seq, I was able to assess the impact of this perturbation on gene expression. My findings revealed that disrupting these structures causes widespread misregulation of gene expression, including both down-regulated genes -which are expected if transcription bodies were to increase transcription efficiency - and up-regulated genes.
I demonstrated that the up-regulated genes, poised for transcription, are prematurely expressed in the absence of the two transcription bodies. Live imaging showed that these transcription bodies sequester the pause release factor CDK9, stalling many genes in a poised state. When the transcription bodies are disrupted, CDK9 redistributes to smaller, paused transcription bodies, which then become elongating, leading to premature expression of these paused genes.
In conclusion, my research uncovered a novel role for transcription bodies in regulating gene expression. In addition to enhancing transcription efficiency locally, these bodies inhibit transcription elsewhere by sequestering essential transcriptional machinery.