Relationship between regulatory element organization, gene function and gene expression in Arabidopsis thaliana : toward the regulatory element annotation.
Relations entre l'organisation des sites de fixation des facteurs de transcription, la fonction des gènes et l'expression des gènes chez Arabidopsis thaliana: vers une annotation des sites de fixation.
Abstract
Transcription factor binding sites are regulatory elements involved in gene expression regulation. The knowledge of promoter architecture is now possible due to genome annotation and transcriptomic data. Some regulatory elements are conserved at a precise location in promoters. We developed an approach to characterize such motifs in A. thaliana. This work led to the promoter cartography by the identification of 5105 over-represented motifs in proximal promoters. The TATA-box is a regulatory element conserved within eukaryotes. The core-promoter where this element is expected has been thoroughly analysed. We identified a list of 15 functional variants of the TATA-box and a new class of regulatory elements that shares the TATA-box topological constraints: the TC-motifs. They are conserved in both A. thaliana and Oryza sativa and have not been observed in mammalian genomes. The A. thaliana genes containing a TC-motif are 18%. They are mainly expressed in specific experimental conditions. The TC-motifs might be involved in gene expression regulation. We observed that the 4 dinucleotides of the initiator element YR in A. thaliana are extended in 5'UTR. Associations between these regulatory elements may highlight a functional collaboration. The study of the functional characteristics of genes with a same regulatory elements organization might help in these elements functional annotation.
Les sites de fixation des facteurs de transcription ou éléments régulateurs sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes. Une meilleure connaissance de l'architecture des promoteurs est aujourd'hui accessible via l'annotation des génomes et les données transcriptomiques. Certains éléments régulateurs sont conservés à une position préférentielle dans les promoteurs. Chez A. thaliana, nous avons mis au point une approche pour caractériser de tels motifs. Ce travail a permis de proposer une cartographie des promoteurs en identifiant 5105 motifs caractérisés par une sur-représentation locale dans les promoteurs proximaux. L'étude du promoteur central où est observée la boîte TATA, élément régulateur conservé entre eucaryotes, a été approfondie. Une liste de 15 variants fonctionnels de la boîte TATA a été identifiée, ainsi qu'une nouvelle classe d'éléments régulateurs qui sont caractérisés par des mêmes contraintes topologiques que la boîte TATA : les motifs-TC. Ils sont conservés chez A. thaliana et le riz, Oryza sativa, mais absents chez les mammifères. Les 18% de gènes d'A. thaliana contenant un motif-TC ont tendance à être exprimés dans des conditions expérimentales spécifiques. Ces éléments pourraient participer à la régulation de l'expression des gènes. L'étude de l'élément initiateur YR chez A. thaliana a mis en évidence une extension de ces 4 dinucléotides dans l'UTR 5'. Des associations entre ces éléments régulateurs peuvent montrer une collaboration fonctionnelle. La recherche de caractéristiques fonctionnelles communes aux gènes possédant une même organisation d'éléments régulateurs pourra permettre de contribuer à l'annotation fonctionnelle de ces éléments.
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