Déterminants moléculaires du cofacteur du complexe Polycomb ULTRAPETALA chez les plantes // Molecular determinants of the Polycomb co-factor ULTRAPETALA in plants

Comprendre comment les plantes adaptent leur développement à l'environnement est un enjeu majeur pour la science fondamentale et pour le secteur agricole. L'utilisation adaptée et flexible de l'information contenue dans le génome repose sur des commutations clés qui doivent fonctionner au niveau de la chromatine pour promouvoir la dynamique transcriptionnelle. Notre équipe de recherche vise à décrypter la régulation de ces commutations en utilisant comme paradigme la fonction ULTRAPETALA (ULT), spécifique aux plantes. L'ensemble de nos données indique qu'ULT pourrait constituer une plateforme de connexion pour plusieurs composants clés de la chromatine: les histones, l'ADN, les régulateurs chromatiniens ainsi que les facteurs de transcription. Nous souhaitons comprendre comment cette plateforme de commutation fonctionne, en utilisant une approche de biologie moléculaire intégrée qui inclut épigénomique, profilage diinteractions au sein de complexes et études phénotypiques chez les plantes.
Nous avons récemment découvert qu'ULT fonctionne comme un cofacteur du complexe de répression chromatinien Polycomb PRC2, augmentant directement son activité enzymatique sur les nucléosomes (dépôt de marques triméthyles à la Lysine 27 de l'Histone 3, H3K27me3). Dans ce rôle, ULT régule plus d'un millier de gènes développementaux chez la plante modèle Arabidopsis thaliana(1), parmi lesquels un large sous-ensemble est impliqué dans le processus de « floraison » correspondant à la transition du développement végétatif au développement reproductif et englobant la morphogenèse florale, suivi de la formation de la graine(2-6).
Ce projet de doctorat contribuera à comprendre comment ULT renforce l'activité de Polycomb.
Les données obtenues in vitro indiquent qu'ULT1 interagit avec les nucléosomes et que cette interaction favorise la liaison de PRC2 aux nucléosomes, fournissant ainsi un cadre mécanistique pour sa fonction. Les analyses structurales 3D par cristallographie et in silico (prédictions AlfaFold3) indiquent qu'ULT1 peut se lier directement aux histones. En utilisant le nucléosome d'A. thaliana dans la modélisation, une interface conservée d'interaction entre ULT et l'histone H2A est prédite avec une grande confiance. De plus, des variants d'ULT1 mutés dans les acides aminés de contact clés prédits avec H2A perdent la capacité de lier les nucléosomes dans des essais EMSA.
L'objectif de ce projet de doctorat est d'évaluer la signification biologique et l'effet mécanistique de l'interaction d'ULT avec les nucléosomes.
Pour cela, le doctorant/la doctorante évaluera (i) le rôle de la liaison d'ULT aux nucléosomes chez les plantes, par la production de variants ayant un impact sur cette interaction, ainsi que (ii) le mécanisme par lequel cette interaction confère à ULT une fonction de cofacteur du complexe PRC2.
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Understanding how plants adapt their development to the environment is a major challenge for basic science and for the agricultural sector. The adapted and flexible use of the information contained in the genome relies on key switching that must operate at the chromatin to promote transcriptional dynamics. Our research team aims to decipher the regulation of such commutations by using the plant-specific ULTRAPETALA (ULT) function as a paradigm. Our gathered data indicates that ULT may constitute a connection platform for several key chromatin components: histones, DNA, chromatin regulators as well as transcription factors. We aim to characterize how this switching platform functions, using an integrated molecular biology approach that includes epigenomics, complex interaction profiling and phenotypic studies in plants.
We recently discovered that ULT functions as a co-factor of the Polycomb PRC2 chromatin repressing complex, directly enhancing its enzymatic activity on nucleosomes (deposition of trimethyl marks at Lysine 27 of Histone 3, H3K27me3). In this role, ULT regulates over a thousand of developmental genes in the Arabidopsis thaliana model plant(1), among which a large subset are involved in the “flowering” process corresponding to the transition from vegetative to reproductive development and encompassing flower morphogenesis, followed by seed set formation(2-6).
This PhD project will contribute to unravelling how ULT enhances Polycomb activity.
Dataset obtained in vitro indicate that ULT interacts with nucleosomes and that this interaction promotes PRC2 binding to nucleosomes, providing a mechanistic framework for its function. Crystallography and in silico (AlfaFold3 predictions) 3D-structural analyses indicate that ULT may directly bind to histones. When using A. thaliana nucleosome in the modelisation, a conserved interface of interaction between ULT and Histone H2A is predicted with high confidence. Moreover, ULT variants mutated in predicted key contact amino acids with H2A, loose the capacity to shift nucleosomes in EMSA assays.
The goal of this PhD project is to assess the biological significance and mechanistic effect of ULT interaction with nucleosomes.
For this, the PhD student will assess (i) the role of ULT binding to nucleosomes in plants, by the production of variants that impact this interaction, as well as (ii) the mechanism along which this interaction provides a PRC2 co-factor function to ULT.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

218 CSV- Chimie et Sciences du Vivant

Nous recherchons un étudiant motivé, curieux et enthousiaste, ayant des compétences en biologie moléculaire et en génétique végétale. L'étudiant doit être motivé, curieux et enthousiaste. Le laboratoire d'accueil dispose de toutes les infrastructures et maîtrise toutes les techniques nécessaires à l'étudiant, qui gagnera ainsi rapidement en autonomie.
We are seeking a motivated, curious and enthousiastic student, with skills in molecular biology and plant genetics. The student must be motivated, curious and enthusiastic. The host laboratory harbors all the infrastructures and is expert in all the techniques necessary to the student, who shall then quickly gain in autonomy.