Impact of tridimensional nuclear organization on DNA replication in yeast
Impact de l'organisation tridimensionnelle du génome sur la réplication de l'ADN chez la levure
Abstract
In yeast, centromeres cluster close to the spindle pole body and telomeres position away at the nuclear periphery, the so called "Rabl configuration". It is often postulated that the three-dimensional organization of the genome is essential for the establishment and execution of its replication program. To address this question, we have investigated DNA replication in a single-chromosome yeast strain, in which all but two telomeres and one centromere have been eliminated, which strongly affects the 3D-folding of the genome and eliminates the Rabl conformation (Shao et al, 2018). We have used NanoForkSpeed (NFS, Theulot et al, 2022), a nanopore sequencing method for detection, orientation and speed measurement of BrdU-labelled replication forks, to compare replication profiles in this strain and its wild-type counterpart. We observed the inactivation of some, but not all, origins next to deleted centromeres, and changes in fork direction and origin efficiency at chromosome fusions. In addition to these expected results, we also detected changes in origin efficiency at multiple sites through the genome, away from centromeres and telomeres, suggesting that perturbing the 3D folding of the genome can affect origin firing efficiency.
Chez la levure, le génome s’organise selon la « configuration Rabl » où les centromères se regroupent et s’attachent au corpuscule polaire, tandis que les télomères se regroupent sur l’enveloppe nucléaire. L’organisation tri-dimensionnelle du génome est supposée essentielle pour l’établissement et l’exécution du programme de réplication, bien qu’aucun lien clair entre ces deux mécanismes ne soit établi. Pour tenter d’élucider ce phénomène, nous nous sommes intéressés à la réplication d’une souche de levure à un chromosome, ne possédant plus qu’un unique centromère et deux télomères, ce qui élimine la configuration Rabl et affecte le repliement tridimensionnel du génome (Shao et al, 2018). Nous avons utilisé NanoForkSpeed (NFS, Theulot et al, 2022), une méthode basée sur le séquençage Nanopore, qui permet de détecter, d’orienter, et de mesurer la vitesse de fourches de réplication après marquage au BrdU, pour comparer les profils de réplication de la souche à un chromosome et de son homologue sauvage. Nous avons mis en évidence l’inactivation d’une majorité d’origines juxta-centromériques, et un effet sur la direction des fourches de réplication et l’efficacité des origines au voisinage des fusions chromosomiques. En plus de ces effets attendus, nous avons également détecté des changements d'efficacité de plusieurs origines situées en d'autres points du génome, distants des télomères et centromères, suggérant un impact de l’organisation tridimensionnelle du génome sur l'activité des origines de réplication.
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