Nuclear Factor Dynamics: Regulation of Gene Expression by Nuclear Targeting of P-TEFb
Dynamique des facteurs nucléaires: Régulation de l'expression génique par l'étude du P-TEFb
Résumé
Proteins engaged in macromolecular complexes interacting with chromatin move throughout the nucleus by diffusive processes, transiently and repetitively contacting their target sites. Diffusion and interactions play important roles in gene expression by defining the target gene search time. In the work presented in this thesis we monitored the mobility of the Positive Transcription Elongation factor b (P-TEFb) responsible for the phosphorylation of the RNA polymerase II C-terminal domain and showed that its relatively high mobility is regulated by the 7SK small nuclear ribonucleoprotein complex (7SK snRNP). Without the 7SK regulating complex, transient interactions of the P-TEFb cycline T1 component with RNA polymerase II prevent the nuclear distribution of the elongation factor therefore restricting its activity to sites of high polymerase concentration and limiting its recruitment to new sites. This observation demonstrates that the fast mobility of proteins required for the stochastic assembly of nuclear molecular machines is not only a physical property of macromolecules but a biophysical parameter tightly controlled by cellular regulators.
Cette thèse a pour but l'analyse de la dynamique de facteurs de transcription dans le noyau. Les interactions entre molécules nucléaires dans des cellules vivantes ont été décrites comme étant suffisamment transitoires pour que la dynamique de ces molécules puisse être considérée comme étant de la diffusion effective [MISTELI2001, PHAIR]. Etant donné la géométrie des chemins possibles dans le noyau et la haute densité de ce compartiment en molécules diverses, il a été démontré par de nombreux calculs que la diffusion est non seulement le moyen de transport la moins gourmande en énergie, mais également la plus efficace. Ceci nous mène à nous demander comment la cellule permet de contrôler son état transcriptionnel global au vu de la nature stochastique du déplacement de ces facteurs de transcription. Jusqu'à présent, la recherche de cible a été souvent étudiée en utilisant le " temps de premier passage ", c'est-à-dire le temps que met une particule diffusant librement pour atteindre sa cible. Dans le cas d'un compartiment aussi complexe que le noyau, où de nombreuses interactions non spécifiques peuvent avoir lieu, et avec une quantité limitée de protéines distribuées de façon homogène, le temps nécessaire pour qu'une protéine trouve sa cible est en complet décalage avec l'efficacité à laquelle fonctionnent les systèmes biologiques.
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