Identification of Chromodomain on Y Like 2 (CDYL2) as an indispensable protein for a faithful mitosis

Audrey Dujardin

Résumé

The chromatin subunit, the nucleosome, contains DNA and histone proteins that can be covalently modified to, among other functions, recruit binding proteins to the chromatin. Often studied in the context of gene expression regulation, histone modifications are also relevant for genomic stability. As an example, loss of trimethylated lysine 9 on histone 3 (H3K9me3) at pericentromeres induces defects in chromosome cohesion and genomic instability. Chromodomain on Y-like 2 (CDYL2) protein is an H3K9me3 reader. While its paralog CDYL1 has been linked with gene repression, DNA repair, tumorigenesis, and epilepsy, CDYL2 remains poorly characterized. During my thesis, I revealed that CDYL2 is essential for faithful mitosis as its knock-down induces mitotic defects, including chromosome misalignment and cohesion defects. Using immunofluorescence staining, I observed that CDYL2 is mostly a nuclear protein, localizing at pericentromeres, in an H3K9me3 dependent manner, and at centrosomes. Using notably mass spectrometry, I have shown that CDYL2 is interacting with many proteins involved in mitosis, such as epigenetic silencing factors, Chromosome Alignment-Maintaining Phosphoprotein 1 (CHAMP1), and proteins from the cohesin complex. In parallel, I collaborated to show that CDYL2 interacts with the histone methyltransferase EHMT2 and recruits it to the promotor region of miRNA 124. Using an EHMT2 inhibitor, I also revealed that H3K9 methylation induced by EHMT2 are necessary for miRNA124 transcription repression. Taken together, my thesis participates to reveal CDYL2 as an important protein for both transcription regulation and genomic stability.

La sous-unité de la chromatine, le nucléosome, est constitué d'ADN et d'histones, des protéines pouvant être modifiées de manière covalente pour recruter d'autres protéines sur la chromatine. Souvent étudiés dans le contexte du contrôle de l'expression, les modifications d'histones sont également importantes pour la stabilité génomique. Une perte de la triméthylation de la lysine 9 de l'histone 3 (H3K9me3) aux péricentromères induit par exemple un manque de cohésion des chromosomes et une instabilité génomique. La protéine CDYL2 (Chromodomain on Y-Like 2) est un lecteur de H3K9me3. Alors que son paralogue CDYL1 a pu être lié à la répression génique, la réparation de l'ADN, la tumorigénèse et l'épilepsie, CDYL2 reste peu caractérisée. Pendant ma thèse, j'ai montré que CDYL2 est essentiel pour la stabilité génomique de la cellule. Avec un immunomarquage, j'ai observé que CDYL2 est une protéine principalement nucléaire, localisée aux péricentromères dépendamment de H3K9me3, et aux centrosomes. En utilisant notamment la spectrométrie de masse, j'ai montré que CDYL2 interagit avec de nombreuses protéines impliquées dans la mitose, tel que des facteurs épigénétiques répresseurs, CHAMP1 (Chromosome Alignment-Maintaining Phosphoprotein 1), et des protéines du complexe cohésine. En parallèle, j'ai collaboré à montrer que CDYL2 interagit avec la méthyltransférase d'histone EHMT2 et la recrute sur la région promoteur de miRNA-124. Grâce à un inhibiteur de EHMT2, j'ai aussi pu montrer que la méthylation de H3K9 induite par EHMT2 est nécessaire pour la répression de la transcription de miRNA-124. Dans l'ensemble, ma thèse participe à définir CDYL2 en tant que protéine importante pour la régulation de la transcription et la stabilité génomique.