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    A structural approach to the role of 7SK snRNA in the regulation of eukaryotic transcription

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    7SK est un ARN non-codant présent dans le noyau des métazoaires. Avec la protéine HEXIM1, 7SK séquestre et inhibe l'activité kinase du facteur d'élongation de transcription, P-TEFb. P-TEFb stimule l'élongation productive de l'ARN polymérase II. L'association de 7SK à différents partenaires protéiques peut jouer un rôle clé dans la régulation de la transcription. Nous avons identifié et caractérisé les déterminants structurels de 7SK pour son interaction avec ses partenaires protéiques, et en particulier avec HEXIM1. Des études SHAPE et SAXS ont suggéré que 7SK est une molécule semi-compact, flexible et modulaire. Trois sous-domaines structurels autonomes ont été identifiés. L'un d'eux, HP1 (nucléotides 24 à 87), interagit avec HEXIM1. Une cartographie par RMN a montré que l’ARM de HEXIM1 est capable de lier spécifiquement le motif GAUC conservé dans la région apicale de HP1. Les Us extrudées qui bordent ce motif ont un rôle essentiel dans la reconnaissance. Lors de la liaison, la tige comprenant le motif GAUC s'ouvre et la paire de base A39/G68 est formée. Nous avons constaté par des expériences EMSAs que des mutations du motif GAUC, des Us extrudées ou de la boucle interne dans la région centrale de HP1, nuisent à la liaison à HEXIM1, alors que les mutations dans la région basale de la tige n'affectent pas l'interaction. Des expériences MS ont montré que HEXIM1 lie HP1 sous forme de dimère. En utilisant une HEXIM monomère, nous avons constaté que deux monomères interagissent avec HP1. Ces résultats confirment l'existence d'un deuxième site de liaison de HP1, dont l'emplacement précis reste encore à déterminer.7SK is a non-coding RNA present in the nucleus of metazoans. Together with the HEXIM1 protein, 7SK sequesters and inhibits the kinase activity of the Positive Transcription Elongation Factor, P-TEFb. P-TEFb stimulates the productive elongation by releasing the RNA polymerase II from the promoter-proximal pausing. The association of 7SK to different protein partners may play a key role in the regulation of the RNAPII transcription. We identified and characterized the structural determinants in 7SK for its interaction with its protein partners, and in particular with HEXIM1. SHAPE and SAXS studies suggested that 7SK is a semi-compact, flexible and modular molecule. Three structural, autonomous subdomains were identified. One of them, HP1 (nucleotides 24 to 87), binds to HEXIM1. NMR mapping showed that the ARM of HEXIM1 is able to specifically bind the conserved GAUC repeated motif in the apical region of HP1. The bulged Us encompassing this motif have an essential role in the recognition. Upon the binding, the GAUC motif stem opens and the base pair A39/G68 is formed. Using EMSA, we found that mutations of the GAUC motif, of the bulged Us or of the internal loop in the middle region of HP1, highly impair the binding to HEXIM1, whereas mutations in the basal stem region do not affect the interaction. Our investigation by MS showed that the HEXIM1 binds preferentially HP1 as a dimer. Using a monomer HEXIM, we found that two monomers interact with HP1. These results support the existence of a second binding site in HP1, close to the GAUC motif. Further work needs to be done to establish the precise location of this second binding site

    Approche structurale du rôle de l ARN 7SK comme régulateur de la transcription eucaryote

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    7SK est un ARN non-codant présent dans le noyau des métazoaires. Avec la protéine HEXIM1, 7SK séquestre et inhibe l'activité kinase du facteur d'élongation de transcription, P-TEFb. P-TEFb stimule l'élongation productive de l'ARN polymérase II. L'association de 7SK à différents partenaires protéiques peut jouer un rôle clé dans la régulation de la transcription. Nous avons identifié et caractérisé les déterminants structurels de 7SK pour son interaction avec ses partenaires protéiques, et en particulier avec HEXIM1. Des études SHAPE et SAXS ont suggéré que 7SK est une molécule semi-compact, flexible et modulaire. Trois sous-domaines structurels autonomes ont été identifiés. L'un d'eux, HP1 (nucléotides 24 à 87), interagit avec HEXIM1. Une cartographie par RMN a montré que l ARM de HEXIM1 est capable de lier spécifiquement le motif GAUC conservé dans la région apicale de HP1. Les Us extrudées qui bordent ce motif ont un rôle essentiel dans la reconnaissance. Lors de la liaison, la tige comprenant le motif GAUC s'ouvre et la paire de base A39/G68 est formée. Nous avons constaté par des expériences EMSAs que des mutations du motif GAUC, des Us extrudées ou de la boucle interne dans la région centrale de HP1, nuisent à la liaison à HEXIM1, alors que les mutations dans la région basale de la tige n'affectent pas l'interaction. Des expériences MS ont montré que HEXIM1 lie HP1 sous forme de dimère. En utilisant une HEXIM monomère, nous avons constaté que deux monomères interagissent avec HP1. Ces résultats confirment l'existence d'un deuxième site de liaison de HP1, dont l'emplacement précis reste encore à déterminer.7SK is a non-coding RNA present in the nucleus of metazoans. Together with the HEXIM1 protein, 7SK sequesters and inhibits the kinase activity of the Positive Transcription Elongation Factor, P-TEFb. P-TEFb stimulates the productive elongation by releasing the RNA polymerase II from the promoter-proximal pausing. The association of 7SK to different protein partners may play a key role in the regulation of the RNAPII transcription. We identified and characterized the structural determinants in 7SK for its interaction with its protein partners, and in particular with HEXIM1. SHAPE and SAXS studies suggested that 7SK is a semi-compact, flexible and modular molecule. Three structural, autonomous subdomains were identified. One of them, HP1 (nucleotides 24 to 87), binds to HEXIM1. NMR mapping showed that the ARM of HEXIM1 is able to specifically bind the conserved GAUC repeated motif in the apical region of HP1. The bulged Us encompassing this motif have an essential role in the recognition. Upon the binding, the GAUC motif stem opens and the base pair A39/G68 is formed. Using EMSA, we found that mutations of the GAUC motif, of the bulged Us or of the internal loop in the middle region of HP1, highly impair the binding to HEXIM1, whereas mutations in the basal stem region do not affect the interaction. Our investigation by MS showed that the HEXIM1 binds preferentially HP1 as a dimer. Using a monomer HEXIM, we found that two monomers interact with HP1. These results support the existence of a second binding site in HP1, close to the GAUC motif. Further work needs to be done to establish the precise location of this second binding site.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

    Modeling the structure of RNA molecules with small-angle X-ray scattering data.

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    We propose a novel fragment assembly method for low-resolution modeling of RNA and show how it may be used along with small-angle X-ray solution scattering (SAXS) data to model low-resolution structures of particles having as many as 12 independent secondary structure elements. We assessed this model-building procedure by using both artificial data on a previously proposed benchmark and publicly available data. With the artificial data, SAXS-guided models show better similarity to native structures than ROSETTA decoys. The publicly available data showed that SAXS-guided models can be used to reinterpret RNA structures previously deposited in the Protein Data Bank. Our approach allows for fast and efficient building of de novo models of RNA using approximate secondary structures that can be readily obtained from existing bioinformatic approaches. We also offer a rigorous assessment of the resolving power of SAXS in the case of small RNA structures, along with a small multimetric benchmark of the proposed method

    Sequence comparison for the SAXS (HP4) and NMR (2KX8) constructs.

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    <p>Different nucleotides have different colors to facilitate recognition of differences between the sequences. Parentheses represent nucleotide pairings, and dots represent unpaired nucleotides. Note that NMR structure has one additional outer helix to facilitate expression <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0078007#pone.0078007-Durney1" target="_blank">[51]</a>.</p

    Model of 1U8D against native structure and SAXS envelope.

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    <p>Comparison of the red model, and green native structure for the longest modeled RNA, 1U8D. Even though shape (grey) would seem a weak restraint, topology and contacts within the model structure correspond closely to the native (similarity between the model to either native, or reconstructed shape).</p

    Proposed models of stem loop 3 (HP3).

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    <p>Models (right) depending of input secondary structure (red from <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0078007#pone.0078007-Wassarman1" target="_blank">[12]</a> corresponding to secondary structure on the left, and green corresponding to secondary structure plot in the center from <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0078007#pone.0078007-Marz1" target="_blank">[13]</a>). Nucleotides in red are changes made for facilitating the production of HP3.</p
    corecore