The Methyl-CpG Binding Domain protein 2 (MBD2), a DNA methylation-dependent transcriptional repressor : identification and caracterization of MBD2 targets by genome-wide approach

Les protéines à « Methyl-CpG-binding domain » (MBD) jouent un rôle important dans l’interprétationde la méthylation de l’ADN conduisant à la répression transcriptionnelle via le recrutement decomplexes remodelant la chromatine. Dans les cancers, MBD2 jouerait un rôle essentiel dans la perted’expression des gènes hyperméthylés. Ainsi, MBD2 serait une cible potentielle pour rétablir, enpartie au moins, leur expression. Caractériser, à l’échelle du génome, la distribution de MBD2 et sesconséquences sur la répression transcriptionnelle au cours de la cancérogenèse est donc une étapeincontournable. (1) L’impact sur l’expression génique de l’inhibition de MBD2 par interférence àl’ARN, a été étudié en utilisant des puces, dans des cellules normales MRC5. La perte de MBD2n’induit pas de surexpression génique globale et la densité en CpG des promoteurs méthylés sembleêtre une composante importante dans la force de répression par MBD2. (2) Les profils de méthylationde l’ADN, de liaisons de MBD2 et de l’ARN polymérase II dans les cellules HeLa ont été analysés parChIP-on-chip avec des puces promoteurs. Ces mêmes approches couplées à l’analyse de l’acétylationdes histones H3 ont été réalisées dans un modèle cellulaire syngénique de progression tumoralemammaire humain. Dans les modèles étudiés, une forte proportion de gènes silencieux et méthylés estliée par MBD2. Les comparaisons entre cellules immortalisées et transformées ne montrent pas dechangements majeurs de la méthylation de l’ADN ou de la répression transcriptionnelle, par contreune redistribution de MBD2 parmi ces sites est observée, suggérant une redondance entre les protéinesliant l’ADN méthylé.The Methyl-CpG-Binding Domain (MBD) proteins represent key molecules in the interpretation ofDNA methylation signals leading to gene silencing through recruitment of chromatin remodelingcomplexes. In cancer, a member of this protein family, MBD2, seems to play an important role in theloss of expression of aberrantly methylated genes. Thus, MBD2 may be a potential target toreestablish their expression. Mapping of MBD2 binding sites and the relationship between MBD2binding and transcriptional activity was, therefore, a crucial step. (1) We investigated the impact ofMBD2 inhibition by RNA interference on gene expression, using microarray analysis, in a normalhuman fibroblastic cell line, MRC-5. MBD2 depletion did not induce global gene overexpression andCpG density of the methylated promoters seems to be an important parameter in the strength of thetranscriptional repression mediated by MBD2. (2) Global profiling for different layers of epigeneticmodifications (DNA methylation, MBD2 association) and RNA polymerase II binding sites in HeLacells was analyzed by a ChIP-chip method using human promoter arrays. This approach, combinedwith an analysis of H3 histone acetylation patterns, was performed in a syngenic model of breastcancer progression. In the models analyzed MBD2 appeared to be a true methylation-dependenttranscriptional repressor. Furthermore, MBD2 binds to a high proportion of methylated silent genes.Comparisons between immortalized and transformed cells did not indicate major changes of DNAmethylation or gene silencing, while a redistribution of MBD2 among these sites was observed,suggesting a redundancy between methylated binding proteins