Interaction entre les voies de transduction intracellulaire : exemple des puces à ADN. et analyse protéomique,

Interaction entre les voies de transduction intracellulaire : exemple des puces à ADN. et analyse protéomique, et 1

Niveau d analyse en biologie Interactions Cellule/Cellule TB Génome Transcriptome Voies de signalisation SA, TB Protéome Interactions protéine/protéine Peptidome ("Peptidome" means a whole set of peptides present in a specific cell, tissue, organism or system.) Métabolome LND 2

Réseau d interaction cellulaire Mol Syst Biol. 2009; 5: 293. 3

Récepteurs et voies de signalisation 4

Principe : puce ADN (Gene array) Contrôle Echantillon Hybridation Lecture http://en.wikipedia.org/wiki/file:na_hybrid.svg 5

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Champ d application ARNm Non-coding RNA miarn Promoteurs Méthylation des histones Puces ADN PCR array Séquençage haut débit 7

Offre commerciale importante Browse by Pathway Apoptosis Biomarkers Cell Cycle Cytokine & Inflammation ECM & Adhesion Neuroscience Signal Transduction Stem Cell & Development Toxicology & Drug ADME 8

Browse by Disease Cancer Cardiovascular Diseases CNS Disorders Immune Disorders Infectious Diseases Metabolic Diseases 9

Pathway reporter Amino Acid Deprivation Androgen Antioxidant Response ATF6 Cancer (10-Pathway Array) C/EBP camp/pka Cell Cycle Development (10-Pathway Array) DNA Damage EGR1 ER Stress Estrogen GATA Glucocorticoid GPCR Signaling (10 pathway Array) New Heat Shock Heavy Metal Stress Hedgehog HNF4 New Hypoxia Interferon Regulatory Factor New Immune Response (10- Pathway Array) Interferon Type I Interferon Gamma KLF4 Liver X Receptor New MAPK/ERK MAPK/JNK MEF2 Myc Nanog NFkB Notch Oct4 Pax6 New PI3K/AKT PKC/Ca++ PPAR Progesterone New Retinoic Acid Retinoid X New RTK Signaling (10 pathway Array) New Signal Transduction New Sox2 SP1 STAT3 TGFb Toxicity (10-Pathway Array) Transfection Optimization (10-Pathway Array) New Vitamin D Wnt Xenobiotic New 10

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Sondes géniques 1-2% génome exprimé 20 500 gènes Taille moyenne 3000 pb Exons 1 n Sondes systématiques 10 % génome exprimé 180 000 unités de transcription Structure de la chromatine Plus d ARN, moins de gènes Puce ADN L3 UE 5.2 EP BCM 2012-2013 document : 14

cdk1 cyclines A, D et E ADN polymérase α histone H2A PCNA Rb Topoisomérase II MSH2 15

SET7 Méthylation 1 de protéines non-histone (contrôle de l expression génique) 2 des histones (H3K4: activation) Phosphorylation/Méthylation pour prb Méthylation : Histone/non histone Contrôle de l expression de E2F 16

Facteur de Transcription pour un nombre important de gènes SWI/SNF-like complex HAT Hypothèse : mirnas coordonne la progression dans le cycle cellulaire Régulation précise de la synthèse de E2F pour éviter l accumulation de DSB suivi d un blocage au point de restriction R 17

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Molécule intégrative : p53 Lésion ADN p53 p53 Interactions complémentaires P53-RP-A Transcription Apoptose P53-ADN lésé Répresseur de nombreux gènes Complexes avec TF IID (p53-tbp, p53-taf) Facteur de transcription Fixe module p53 Expression : p21 un cdk-inhibiteur Inhibition cdk4-cycd, cdk2-cyce Ne reconnaît pas cdk7-cych et peu MDP Inhibition de la phosphorylation de Rb Arrêt du cycle cellulaire en G1 20

Cancer Research Signaling pathway activation of transcription factors (TFs) can occur by a variety of mechanisms. Anti-cancer agents, such as 5-fluorouracil (5FU), have been shown to induce apoptosis by activation of TFs such as the tumor suppressor protein, p53. The p53 protein activation induces a site-specific binding event that allows coordination of p53 interactions with chromatin and transcriptional complexes at the promoter region of a target gene. These interactions are often cell-type and tissuespecific. EpiTect ChIP PCR Arrays were used to examine the cell type-specific p53 occupancy before and after 5FU treatment, on the promoter region of a panel of genes implicated in apoptosis and cell cycle regulation. Three cancer cell lines with wild-type p53 protein (A549, HepG2, MCF7 cells) and with functional mutant p53 protein (PC3 cells) were tested. 21

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Figure 2: Association between Transcription Binding Site Occupancy and Differential Expression 23

Panorama des analyses Gene or mirna Expression Genomic DNA Analysis Somatic Mutation Copy Number Epigenetic Analysis DNA methylation DNA-protein interactions Promoter region of a particular gene Gene Regulation Protein Analysis 24

EpiTect ChIP PCR Arrays can be used to monitor differential histone modifications across a gene. 25

Next-generation sequencing 26

Panorama des analyses Gene or mirna Expression Genomic DNA Analysis Somatic Mutation Copy Number Epigenetic Analysis DNA methylation DNA-protein interactions Promoter region of a particular gene Gene Regulation Protein Analysis 27

Curr Opin Genet Dev. 2011 Feb;21(1):4-11. doi: 10.1016/j.gde.2010.10.012. Epub 2010 Nov 29. Protein kinase signaling networks in cancer. Brognard J, Hunter T. 28

Analyse de la compartimentalisation des protéines 29

Scherl : Nucléole Mol Biol Cell. 2002 November; 13(11): 4100 4109. doi: 10.1091/mbc.E02-05-0271 30

Nucléoles 31

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Regulation of mitosis, Cell-cycle progression and Proliferation, Many forms of stress response and Biogenesis of multiple ribonucleoprotein particles 40

Interactions protéine/protéine 41

Cellular functions result from the coordinated action of groups of proteins interacting in molecular assemblies, pathways, or networks. The systematic and unbiased charting of protein-protein interaction (PPI) networks relevant to health or disease in a variety of organisms has become an important challenge in systems biology. Here, we review the main parameters and characteristics used to define PPI networks. 42

Techniques 43

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Double hybride 46

Composition des complexes protéiques 47

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integrating cancer-associated genetically and pigenetically altered genes cancer mutated genes are enriched in positive signaling regulatory loops cancer-associated methylated genes are enriched in negative signaling regulatory loops 1634 nodes and 5089 signaling regulatory relation Molecular Systems Biology 3 Article number: 152 doi:10.1038/msb4100200 2007, A map of human cancer signaling 54

Introduction à String 9.0 55

Construire soi-même les réseaux d interactions 56

STRING: functional protein association networks 57

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prb 66

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: Trends in Cell Biology, Volume 22, Issue 9, Pages 447-456 ( 72

: Trends in Cell Biology, Volume 22, Issue 9, Pages 447-456 ( 73

: Trends in Cell Biology, Volume 22, Issue 9, Pages 447-456 ( 74

: Trends in Cell Biology, Volume 22, Issue 9, Pages 447-456 ( 75

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Réseaux : organigramme Cours BCM semestre 1 Un aspect manquant : 1 La transmission des informations de la membrane plasmique à l expression génique au niveau nucléaire 2 Les mécanismes présentés sont pour la plupart linéaires sauf un début d introduction dans ce cours d exemples de régulation un peu plus complexe prb 3 Une molécule intégratrice a été introduite p53 1 Illustration des flux d informations 2 Mécanisme prb et début d intégration de régulations 3 Molécule intégrative majeure Cancer signalling network Wang 2008 Nature des relations établies : Mutations observées par séquençage de tumeurs et par la littérature Natarajan 2006 79

Modélisation de la prolifération Mol Syst Biol. 2009; 5: 293. 80