Mécanismes moléculaires de la dynamique des chromosomes

Fachinetti

Daniele Fachinetti CR1 CNRS Tél :

 

Figure 1 : Les centromères sont requis pour la séparation des chromosomes lors de la mitose et de la méiose. Immuno-fluorescence sur cellules humaines montrant la localisation de CENP-C et alpha-tubulin.
Figure 1 : Les centromères sont requis pour la séparation des chromosomes lors de la mitose et de la méiose. Immuno-fluorescence sur cellules humaines montrant la localisation de CENP-C et alpha-tubulin.

Pour conserver l’information génétique, les chromosomes dupliqués de la cellule mère se divisent équitablement pour créer deux cellules filles, chacune possédant ainsi une copie parfaitement identique du matériel génétique cellulaire. Lors de la division cellulaire le transport des chromosomes vers chaque cellule fille est coordonné par le centromère, un élément fondamental pour la transmission des chromosomes (Figure 1). Les centromères jouent un rôle majeur dans la séparation des chromosomes et lors de la division cellulaire, en conduisant l’assemblage du kinétochore, le complexe protéique auquel le fuseau se fixe lors de la mitose et de la méiose. Une défaillance lors de ces processus peut conduire à une mauvaise séparation chromosomique et par conséquent, à des altérations numériques et structurelles, qui à leurs tours peuvent donner lieu à l’aneuploïdie et / ou l’instabilité chromosomique (CIN), deux caractéristiques communes des cellules cancéreuses.

Le laboratoire Fachinetti étudie comment la succession chromosomique parvient à se produire avec une telle précision, en identifiant la constitution du centromère, les mécanismes qui déterminent sa fonction, la préservation de son intégrité à travers le cycle cellulaire et l’impact d’une défaillance des centromères dans la stabilité du génome.

 

Figure 2: Vue d’ensemble des stratégies utilisées pour déterminer les mécanismes de la séparation des chromosomes et du maintien de leur intégrité, comprenant génome modification, biologie cellulaire, et techniques génomiques et cytogénétiques.
Figure 2: Vue d’ensemble des stratégies utilisées pour déterminer les mécanismes de la séparation des chromosomes et du maintien de leur intégrité, comprenant génome modification, biologie cellulaire, et techniques génomiques et cytogénétiques.

Bien que les centromères humains soient naturellement positionnés dans des régions chromosomiques spécifiques de plusieurs megabases et contenant des répétitions d’ADN α-satellite, la position du centromère est définie épigénétiquement (Nechemia-Arbely *, Fachinetti *, et al, ERC, 2012). En utilisant le ciblage de gène, ou mutagenèse dirigée, dans les cellules humaines et la levure à fission, nous avons préalablement démontré que la chromatine qui contient la variante de l’histone H3 CENP-A spécifique au centromère est la marque épigénétique essentielle qui agit en deux étapes conservées pour identifier, maintenir et propager indéfiniment la fonction du centromère (Fachinetti et al., NCB, 2013). En outre, nous avons établi que la fonction du centromère n’est pas totalement définie épigénétiquement ; la fixation de CENP-B, la seule protéine de mammifère connue se liant spécifiquement à la séquence de l’ADN centromérique (présente dans tous les centromères humains, à l’exception du chromosome Y), améliore la fonction centromérique humaine par le renforcement de la formation du kinétochore (Fachinetti et al., Dev Cell, 2015). Notre programme de recherche est basé sur une approche intégrée qui combine l’utilisation de modèles de culture de cellules conçues pour contrôler conditionnellement la stabilité des protéines endogènes [avec un degron auxine inductible (AID) (Holland *, Fachinetti * et al., PNAS, 2012) ] avec l’imagerie cellulaire, l’analyse cytogénétique, les approches protéomiques et genomiques et les technologies de ‘single molecule’ (Figure 2). En particulier, nous étudions actuellement le mécanisme moléculaire d’identification du centromère et l’importance de séquences d’ADN pour le maintien de sa fonction et de son intégrité. Des travaux supplémentaires dans le laboratoire sont dirigés vers la caractérisation de composants qui sont essentiels pour le succès de la nucléation du kinétochore.

Publications clés

Année de publication : 2017

Fachinetti D, Logsdon GA, Abdullah A, Selzer EB, Cleveland DW, Black BE (2017 Jan 9)

CENP-A Modifications on Ser68 and Lys124 Are Dispensable for Establishment, Maintenance, and Long-Term Function of Human Centromeres.

Dev Cell : 40 : 104-113 : DOI : 10.1016/j.devcel.2016.12.014

Année de publication : 2016

Sebastian Hoffmann, Marie Dumont, Viviana Barra, Peter Ly, Yael Nechemia-Arbely, Moira A McMahon, Solène Hervé, Don W Cleveland, Daniele Fachinetti (2016 Nov 24)

CENP-A Is Dispensable for Mitotic Centromere Function after Initial Centromere/Kinetochore Assembly.

Cell reports : 2394-2404 : DOI : 10.1016/j.celrep.2016.10.084

Année de publication : 2015

Daniele Fachinetti, Joo Seok Han, Moira A McMahon, Peter Ly, Amira Abdullah, Alex J Wong, Don W Cleveland (2015 May 4)

DNA Sequence-Specific Binding of CENP-B Enhances the Fidelity of Human Centromere Function.

Developmental cell : 314-27 : DOI : 10.1016/j.devcel.2015.03.020

Année de publication : 2013

Daniele Fachinetti, H Diego Folco, Yael Nechemia-Arbely, Luis P Valente, Kristen Nguyen, Alex J Wong, Quan Zhu, Andrew J Holland, Arshad Desai, Lars E T Jansen, Don W Cleveland (2013 Feb 7)

A two-step mechanism for epigenetic specification of centromere identity and function.

Nature cell biology : 1056-66 : DOI : 10.1038/ncb2805

Année de publication : 2012

Andrew J Holland, Daniele Fachinetti, Joo Seok Han, Don W Cleveland (2012 Nov 12)

Inducible, reversible system for the rapid and complete degradation of proteins in mammalian cells.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : E3350-7 : DOI : 10.1073/pnas.1216880109
Yael Nechemia-Arbely, Daniele Fachinetti, Don W Cleveland (2012 Mar 23)

Replicating centromeric chromatin: spatial and temporal control of CENP-A assembly.

Experimental cell research : 1353-60 : DOI : 10.1016/j.yexcr.2012.04.007
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