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Home > Research teams > Chromatin and Regulation of bacterial Pathogenesis > Chromatin dynamics and gene expression

Dynamique de la chromatine et expression des gènes

L’ADN contient deux types d’information: le code génétique linéaire et -tout aussi important- le code “structural” qui détermine la configuration du chromosome. Tous deux sont encodés dans la séquence primaire de l’ADN et sont donc interdépendants. Un objectif majeur de l’équipe CRP est de caractériser la relation entre la configuration du chromosome et l’expression du génome à l’échelle globale, en se basant sur le modèle de bactérie phytopathogène Dickeya dadantii. Les méthodes utilisées sont la transcriptomique, la manipulation du chromosome, et la modélisation computationnelle et biophysique.

Etude expérimentale du transcriptome de Dickeya dadantii

Nous développons une étude extensive du transcriptome de Dickeya dadantii dans différentes conditions: stress environnementaux successifs rencontrés durant l’infection de la plante, relaxation de superhélicité par un antibiotique inhibant la gyrase, mutations dans des protéines associées au nucléoide impliquées dans la structuration du chromosome… L’objectif est d’obtenir une vision mécanistique détaillée et quantitative de la régulation transcriptionnelle à l’échelle génomique. Les études récentes incluent l’identification des sites de début de transcription à l’échelle génomique.

Functional macrodomains in the Dickeya genome
The genome is divided into macrodomains with distinctive architectural and functional properties

Etude multi-échelle des domaines spatiaux de coexpression sur le chromosome

L’expression des gènes est organisée spatialement sur le chromosome, avec diférentes échelles spatiales. Ainsi, durant l’infection de la plante, de larges clusters de gènes sont exprimés ensemble transitoirement: ils ne partagent aucun facteur de transcription commun, mais sont plutot situés dans le meme domaine chromosomique. L’objectif est de comprendre quantitativement les mécanismes sous-jacents à ces domaines, qui émergent de l’interaction entre la transcription couplée à la superhélicité à l’échelle de la kilobase, et la redistribution temporelle de protéines architecturales aux plus grandes échelles.

Spatial organization of Dickeya dadantii gene expression during plant infection
Each circle represents the bacterial chromosome, colors range from blue (repressed genes) to red (activated). Outer to inner circle: successive environmental stresses encountered by the bacteria during plant infection

Modélisation computationnelle des déformations mécaniques dans l’ADN et des transitions structurales sur le chromosome

L’équipe développe des approches de biophysique computationnelle pour analyser le role des propriétés physiques (séquences-dépendantes) de l’ADN dans la structure et la régulation du chromosome.
La plupart des protéines architecturales et régulatrices induisent des déformations mécaniques substantielles dans la double-hélice, dont le cout énergétique dépend de la séquence. Nous développons des programmes basés sur des modèles gros-grain (nanométriques) de l’ADN pour analyser ces modulations à l’échelle génomique, les comparer aux observations, et estimer leur effet en régulation génétique.
Nous utilisons aussi des modèles thermodynamiques de l’ADN pour estimer comment le stress torsionnel se répartit le long du chromosome et favorise des événements transitoires de dénaturation d’ADN, nécessaires à la transcription. Visitez le site de notre groupe de bioinformatique.

DNA mechanical distorsions involved in regulatory protein binding
Architectural proteins have a dual role in shaping the chromosome and in regulating gene expression. The physical code encoded in the DNA sequence plays a role in directing regulatory proteins to their target sequences.