François Strauss

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mise à jour : 14 février 2006

Quelques publications récentes :

Gaillard, C., and Strauss, F. (2006)
DNA topology and genome organization in higher eukaryotes: a model.
Journal of Theoretical Biology 243, 604-607. [PDF]

Jaouen, S., de Koning, L., Gaillard, C., Muselikova-Polanska, E., Stros, M., and Strauss, F. (2005)
Determinants of specific binding of HMGB1 protein to hemicatenated DNA loops.
Journal of Molecular Biology 353, 822-837. [PDF] [PubMed]

Stros, M., Muselikova-Polanska, E., Pospisilova, S., and Strauss, F. (2004)
High-affinity binding of tumor suppressor protein p53 and HMGB1 to hemicatenated DNA loops.
Biochemistry 43, 7215-7225. [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., Shlyakhtenko, L.S., Lyubchenko, Y.L., and Strauss, F. (2002)
Structural analysis of hemicatenated DNA loops.
BioMed Central Structural Biology 2, 7. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

Lyubchenko, Y.L., Shlyakhtenko, L.S., Binus, M., Gaillard, C., and Strauss, F. (2002)
Visualization of hemiknot DNA structure with atomic force microscopy.
Nucleic Acids Research 30, 4902-4909. [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (2000)
High affinity binding of proteins HMG1 and HMG2 to semicatenated DNA loops.
BioMed Central Molecular Biology 1, 1. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (2000)
DNA loops and semicatenated DNA junctions.
BioMed Central Biochemistry 1, 1. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

autres publications du laboratoire

L'ADN, en tant que support de l'information génétique, contient encryptés non seulement les séquences des protéines mais aussi le plan de l'organisme et le programme de son développement embryonnaire, qui sont héréditaires. Si la façon dont les séquences des protéines sont codées dans l'ADN est maintenant bien connue, en revanche la manière dont la séquence des nucléotides code et contrôle le développement et la structure de l'organisme est encore loin d'être comprise.

En se basant sur le modèle des micro-organismes on a longtemps pensé que l'essentiel de ces contrôles se faisait par des interactions de protéines régulatrices avec des séquences spécifiques sur l'ADN, et qu'à ce niveau il n'y avait pas de différence fondamentale entre un être humain et une bactérie. Il apparaît maintenant que ce modèle est bien trop simple. En particulier, le séquençage du génome humain a montré que le nombre de gènes n'est pas tellement plus grand chez l'homme que chez la levure (20 000 à 25 000 gènes chez l'homme contre 6 200 gènes chez la levure), alors que la quantité totale d'ADN est beaucoup plus élevée (3,3 milliards de paires de bases d'ADN chez l'homme contre 12 millions de paires de bases chez la levure). En réalité la vaste majorité du génome humain, plus de 98 %, est composée de séquences qui ne codent pas de protéines. Au niveau de l'ADN, ce qui fait la différence entre l'homme et la levure doit donc être cherché non seulement dans les protéines, codées par les gènes, mais aussi dans les séquences d'ADN dites "non codantes", en dehors des gènes.

Homo sapiens	Drosophila melanogaster	Arabidopsis thaliana	Saccharomyces cerevisiae
3 300 000 000 pb	180 000 000 pb	118 000 000 pb	12 000 000 pb
20 000 à 25 000 gènes	13 600 gènes	25 800 gènes	6 200 gènes

Il y a une immense différence entre deux organismes tels que l'homme et la levure.
Comment cette différence est-elle codée dans le génome ?

Mais le génome humain est si grand et la structure de la double hélice d'ADN tellement monotone qu'il est difficile de comprendre comment les sites régulateurs sont définis sur cette immense molécule. En plus des interactions de protéines régulatrices avec des séquences spécifiques sur l'ADN, les changements locaux de la structure de l'ADN et de la chromatine constituent un moyen de signalisation très efficace. L'étude des modifications de la structure de l'ADN et des interactions de ces conformations alternatives avec les facteurs structuraux ou régulateurs présents dans le noyau des cellules est donc d'une importance toute particulière.

Dans cette optique, les travaux de notre laboratoire sur la biochimie des interactions ADN-protéines nous ont plusieurs fois montré l'abondance dans le noyau des protéines possédant des affinités extrêmement fortes pour d'autres conformations de l'ADN que la double hélice classique : séquences simple brins, extrémités des molécules d'ADN, jonctions multibrins de molécules d'ADN double brins, et boucles d'ADN. Aussi notre sujet d'étude essentiel est-il l'étude des conformations alternatives de l'ADN, la recherche des protéines nucléaires avec lesquelles elles interagissent, et l'analyse de leur rôle dans les mécanismes qui gouvernent le fonctionnement et l'expression du génome chez les organismes supérieurs.

Travaux récents

Nos travaux les plus récents portent sur l'étude des hémicaténanes, jonctions de deux molécules d'ADN double brin dans lesquelles un brin d'une des deux molécules passe entre les deux brins de l'autre, et réciproquement, comme représenté schématiquement ci-dessous.

Boucle d'ADN double brin maintenue à sa base par un hémicaténane : l'un des brins passe entre les deux brins opposés, et réciproquement.

Ces structures, qui ont été isolées pour la première fois dans notre laboratoire, sont visualisées ici par microscopie à force atomique.

Boucles d'ADN observées par microscopie à force atomique (AFM). Lyubchenko et al. (2002) Nucl. Acids Res. 30, 4902-4909

Les hémicaténanes présentent des caractéristiques originales particulièrement intéressantes :

Premièrement, ce sont des structures remarquablement stables. Les boucles hémicaténées sont infiniment plus stables que toutes les structures en boucle décrites jusqu'ici, qui reposaient sur des interactions ADN-protéines et protéines-protéines.

Deuxièmement, dans les hémicaténanes deux régions de la molécule d'ADN qui étaient initialement distantes se trouvent rapprochées, et l'ouverture des doubles hélices au niveau de la jonction permet d'envisager des interactions séquence-spécifiques entre les régions de l'ADN ainsi amenées à proximité l'une de l'autre. Or on sait que la formation de boucles d'ADN et le rapprochement de séquences distantes ont souvent été impliqués dans les modèles de la structure des chromosomes et dans des mécanismes de régulation de l'activité des gènes.

Troisièmement, la protéine HMGB1, la plus abondante des protéines non histones du noyau, possède une affinité exceptionnelle pour ces structures. Une constante d'affinité supérieure à 5.10¹² a été mesurée, valeur extrêmement élevée et tout à fait inhabituelle parmi les interactions ADN-protéines chez les eucaryotes. L'importance de ce résultat est d'autant plus grande que HMGB1 est la protéine prototype de toute une famille de protéines, les protéines à boîte HMG, impliquées dans le contrôle du développement et de la différenciation, dont le facteur de détermination du sexe, Sry, est sans doute la plus étudiée.

Pour toutes ces raisons nous étudions les hémicaténanes, leur structure, leur rôle biologique, et leurs interactions avec les protéines nucléaires. Ces études sont effectuées en collaboration avec les laboratoires de Michal Stros (Institut de Biophysique, Brno, République tchèque) et de Marianna Yakubovskaya (Blokhin Cancer Research Center, Moscou). Les principales questions posées sont les suivantes :
- quelle est la structure fine des hémicaténanes et quel est l'arrangement des bases à l'intérieur de la jonction ?
- d'un point de vue structural aussi bien que fonctionnel, comment se fait-il que certaines protéines nucléaires interagissent si spécifiquement avec cette conformation si particulière ?
- quelle est l'action des enzymes de l'ADN sur les hémicaténanes ?
- existe-t-il des structures de ce type le long du génome dans le noyau des cellules de mammifères ?

Principales publications

Hémicaténanes

Gaillard, C., and Strauss, F. (2006)
DNA topology and genome organization in higher eukaryotes: a model.
Journal of Theoretical Biology 243, 604-607. [PDF]

Jaouen, S., de Koning, L., Gaillard, C., Muselikova-Polanska, E., Stros, M., and Strauss, F. (2005)
Determinants of specific binding of HMGB1 protein to hemicatenated DNA loops.
Journal of Molecular Biology 353, 822-837. [PDF] [PubMed]

Stros, M., Muselikova-Polanska, E., Pospisilova, S., and Strauss, F. (2004)
High-affinity binding of tumor suppressor protein p53 and HMGB1 to hemicatenated DNA loops.
Biochemistry 43, 7215-7225. [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., Shlyakhtenko, L.S., Lyubchenko, Y.L., and Strauss, F. (2002)
Structural analysis of hemicatenated DNA loops.
BioMed Central Structural Biology 2, 7. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

Lyubchenko, Y.L., Shlyakhtenko, L.S., Binus, M., Gaillard, C., and Strauss, F. (2002)
Visualization of hemiknot DNA structure with atomic force microscopy.
Nucleic Acids Research 30, 4902-4909. [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (2000)
High affinity binding of proteins HMG1 and HMG2 to semicatenated DNA loops.
BioMed Central Molecular Biology 1, 1. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (2000)
DNA loops and semicatenated DNA junctions.
BioMed Central Biochemistry 1, 1. [Résumé] [Texte] [PDF] [PubMed]

Structures d'ADN multibrins

Gaillard, C., Flavin, M., Woisard, A., and Strauss, F. (1999)
Association of double-stranded DNA fragments into multistranded DNA structures.
Biopolymers 50, 679-689. [PDF] [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (1996)
Response to Technical Comment by Belotserkovskii, B.P. and Johnston, B.H.: Polypropylene tube surfaces may induce denaturation and multimerization of DNA.
Science 271, 223. [PDF]

Gaillard, C., and Strauss, F. (1994)
Association of poly(CA)·poly(TG) DNA fragments into four-stranded complexes bound by HMG1 and 2.
Science 264, 433-436. [PDF] [PubMed]

La protéine Ku, interactions avec l'ADN

Paillard, S., and Strauss, F. (1993)
Site-specific proteolytic cleavage of Ku protein bound to DNA.
Proteins 15, 330-337. [PubMed]

Paillard, S., and Strauss, F. (1991)
Analysis of the mechanism of interaction of simian Ku protein with DNA.
Nucleic Acids Research 19, 5619-5624. [PDF] [PubMed]

Protéines spécifiques de séquences d'ADN simple brin

Gaillard, C., Cabannes, E., and Strauss, F. (1994)
Identity of the RNA-binding protein K of hnRNP particles with protein H16, a sequence-specific single strand DNA-binding protein.
Nucleic Acids Research 22, 4183-4186. [PDF] [PubMed]

Flavin, M., and Strauss, F. (1991)
Multiple sequence-specific single-strand binding proteins for the promoter region of the rat albumin gene.
DNA and Cell Biology 10, 113-118. [PubMed]

Gaillard, C., and Strauss, F. (1990)
Sequence-specific single-strand-binding protein for the simian virus 40 early promoter stimulates transcription in vitro.
Journal of Molecular Biology 215, 245-255. [PubMed]

Gaillard, C., Weber, M., and Strauss, F. (1988)
A sequence-specific single-strand-binding protein for the late-coding strand of the simian virus 40 control region.
Journal of Virology 62, 2380-2385. [PDF] [PubMed]

Protéines à homéodomaines

Flavin, M., Saint-Jeannet, J.-P., Duprat, A.-M., and Strauss, F. (1995)
115 kDa protein from Xenopus laevis embryos recognized by antibodies directed against the Xenopus homeoprotein XlHbox 1.
International Journal of Developmental Biology 39, 309-315. [PubMed]

Techniques de l'ADN

Gaillard, C., and Strauss, F. (2000)
Eliminating DNA loss and denaturation during storage in plastic microtubes.
International Biotechnology Laboratory 18, 6. [PDF]

Gaillard, C., and Strauss, F. (1998)
Avoiding adsorption of DNA to polypropylene tubes and denaturation of short DNA fragments.
Technical Tips Online T01392. [PDF]

Gaillard, C., and Strauss, F. (1990)
Ethanol precipitation of DNA with linear polyacrylamide as carrier.
Nucleic Acids Research 18, 378. [PDF] [PubMed]