Tethering of molecular parasites on inactive chromatin in eukaryote nucleus
Ancrage des parasites moléculaires sur la chromatine inactive dans le noyaux des eucaryotes
Résumé
Natural plasmids are common in prokaryotes but few have been documented in eukaryotes. The natural 2µ plasmid present in budding yeast Saccharomyces cerevisiae is one of the most well characterized. This highly stable genetic element coexists with its host for millions of years, efficiently segregating at each cell division through a mechanism that remains poorly understood. Using proximity ligation (Hi-C, MicroC) to map the contacts between the 2µ and yeast chromosomes under dozens of different biological conditions, we found that the plasmid tether preferentially on regions with low transcriptional activity, often corresponding to long inactive genes, throughout the cell cycle. Common players in chromosome structure such as members of the structural maintenance of chromosome complexes (SMC) are not involved in these contacts, and depend instead on a nucleosomal signal associated with a depletion of RNA Pol II. These contacts are highly stable, and can be established within minutes. Our data show that the plasmid segregates by binding to transcriptionally silent regions of the host chromosomes. This strategy may concern other types of DNA molecules and species beyond S. cerevisiae, as suggested by the binding pattern of the natural Ddp5 plasmid along Dictyostelium discoideum chromosomes’ silent regions.
Les plasmides naturels sont courants chez les procaryotes, mais peu ont été documentés chez les eucaryotes. Le plasmide naturel 2µ présent dans la levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae est l'un des mieux caractérisés. Cet élément génétique très stable coexiste avec son hôte depuis des millions d'années, ségrégeant efficacement à chaque division cellulaire par un mécanisme qui reste mal compris. En utilisant la ligature de proximité (Hi-C, Micro-C) pour cartographier les contacts entre le plasmide 2µ et les chromosomes de levure dans des dizaines de conditions biologiques différentes, nous avons constaté que le plasmide 2µ se fixe préférentiellement sur des régions à faible activité transcriptionnelle, correspondant souvent à de longs gènes inactifs. Les acteurs communs de la structure des chromosomes, tels que les membres des complexes de maintenance structurale des chromosomes (SMC), ne sont pas impliqués dans ces contacts qui dépendent plutôt d'un signal nucléosomique associé à une déplétion de l'ARN Pol II. Ces contacts sont stables tout au long du cycle cellulaire et peuvent être établis en quelques minutes. Cette stratégie peut aussi être trouvée dans d'autres types de molécules d'ADN et d'autres espèces que S. cerevisiae, comme le suggère le schéma de liaison du plasmide naturel le long des régions silencieuses des chromosomes de Dictyostelium discoideum.
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