ADN mobiles: Une courte séquence peptidique détermine le site d’insertion du rétrotransposon Ty1 dans le génome.

Résultats scientifiques Génétique, génomique

Dans une étude publiée dans the EMBO Journal, les scientifiques ont identifié un motif protéique responsable de la spécificité d’insertion du rétrotransposon Ty1 dans le génome de la levure. Ce motif pourrait servir à adapter des vecteurs de thérapie génique et en limiter le potentiel mutagène.  

Il existe dans la plupart des organismes des séquences d'ADN répétées et mobiles, capables de se déplacer au sein de leur génome. L’endroit où ces éléments transposables (ET) s’insèrent dans l’ADN détermine leur impact. Les nouvelles insertions peuvent contribuer à l’apparition de nouvelles fonctions cellulaires et ainsi à l’adaptation à long terme des organismes à différents environnements mais elles peuvent aussi représenter une menace pour l'intégrité des génomes en créant des mutations délétères. Chez l’Homme, plus d'une centaine de maladies héréditaires ont été attribuées à des insertions de novo d’ETs. La distribution des ETs dans le génome est rarement aléatoire et résulte de l'équilibre entre deux processus. D’un côté, la sélection conduit à l'élimination des insertions fortement nuisibles et au maintien de celles qui sont bénéfiques. De l’autre, les ETs ont évolué et mis en place des mécanismes qui dirigent leur intégration dans des lieux "sûrs" du génome, où leurs insertions auront un effet négatif minimal sur l'organisme.

Depuis plusieurs années les chercheurs s'efforcent de comprendre les mécanismes à l’origine de l’intégration ciblée des ETs dans le génome. Leurs études se concentrent sur Ty1, un rétrotransposon de la levure Saccharomyces cerevisiae, qui s’intègre préférentiellement en amont des gènes transcrits par un complexe enzymatique, l’ARN polymérase III, spécialisé dans la synthèse d’ARN courts et non-codants. Une précédente étude avait mis en évidence que l’intégration ciblée de Ty1 est dépendante de l’interaction entre deux protéines : IN1, l’intégrase codée par Ty1 lui-même, et AC40, une sous-unité commune aux complexes ARN polymérase III et ARN polymérase I.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs identifient une courte séquence de IN1 qui interagit avec AC40. Ce domaine permet le recrutement de IN1 sur les gènes transcrits par les ARN polymérases I et III. Cependant, l’intégration de Ty1 n’a lieu qu’en amont des gènes transcrits par l’ARN polymérase III, suggérant l’intervention de facteurs supplémentaires (chromatine ou co-facteurs spécifiques de l’ARN polymérase III) dans la préférence d’intégration de Ty1. L’introduction de cette séquence dans l’intégrase du rétrotransposon Ty5 – qui s’insère normalement dans les régions subtélomériques – dirige l’intégration de Ty5, comme celle de Ty1, en amont des gènes transcrits par l’ARN polymérase III.

Au-delà de l’avancée pour la recherche fondamentale, cette étude pourrait aider à l’amélioration de vecteurs rétroviraux utilisés en thérapie génique pour transférer des gènes au sein des cellules. Ces vecteurs s’intègrent souvent dans des régions riches en gènes où ils peuvent avoir des effets mutagènes. De nouveaux vecteurs rétroviraux pourraient être conçus en s’inspirant de l’interaction entre IN1 et AC40 pour cibler leur intégration en amont des gènes transcrits par l’ARN polymérase III, et limiter potentiellement les risques mutagènes.

figure
© Pascale Lesage

Figure : Une courte séquence peptidique située à l'extrémité C-terminale de l’intégrase de Ty1 ("TD1") interagit avec AC40, la sous-unité commune aux ARN polymérases Pol I et Pol III. Cette interaction permet le recrutement de l'intégrase aux gènes transcrits par Pol I et Pol III mais cible l'intégration de Ty1 uniquement aux gènes transcrits par Pol III. Le remplacement du domaine de ciblage de l'intégrase du rétrotransposon Ty5 ("TD5") par TD1 redirige l'intégration de Ty5 des subtélomères vers les gènes transcrits par Pol III.

 

Pour en savoir plus :
A small targeting domain in Ty1 integrase is sufficient to direct retrotransposon integration upstream of tRNA genes

Asif‐Laidin A, Conesa C, Bonnet A, Grison C, Adhya I, Menouni R, Fayol H, Palmic N, Acker J, Lesage P
The EMBO Journal  17 July 2020. https://doi.org/10.15252/embj.2019104337

Le texte est adapté de l'actualité du CEA : http://joliot.cea.fr/drf/joliot/Pages/Actualites/Scientifiques/2020/Retrotransposon-Ty1-courte-sequence-peptidique-pour-insertion-genome.aspx

Contact

Pascale Lesage
Chercheuse CNRS au laboratoire Génome, Biologie cellulaire et Thérapeutique (GenCellDi)

Laboratoires

Laboratoire GenCellDis - (CNRS/Inserm/Université de Paris)
Institut de Recherche Saint Louis

Hôpital Saint Louis, PARIS

Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) - (CNRS/ CEA/ Université Paris-Saclay)
1 Avenue de la Terrasse
91198 Gif-sur-Yvette