Caractérisation moléculaire de la protéine F-box FBW2 dans l’ARN interférence chez Arabidopsis thaliana

Molecular characterization of the F-box protein FBW2 in the RNA silencing in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Thibaut Hacquard
• Direction : Pascal Genschik
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 21/09/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Rechenmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Izabela Sumara, Grégory Vert, Hervé Vaucheret
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Lagrange, Erika Isono

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes suppresseurs

Protéines Argonaute

Génétique

Arabidopsis thaliana

Ubiquitine

ARN interférence

Mots clés libres

Arabidopsis

AGO1

Ubiquitine

SCF

FBW2

ARN interférence

Arabidopsis

RNA silencing

AGO1

Ubiquitin

SCF

FBW2

Résumé

L'ARN interférence est un mécanisme moléculaire conservé chez les Eucaryotes dont les principaux acteurs sont les protéines ARGONAUTE (AGO). Chez les plantes, AGO1 est une protéine essentielle à la croissance et la défense antivirale. Elle utilise des petits ARNs comme sondes pour reconnaître et réguler des ARN messagers. Les virus ont développé des suppresseurs de l'ARN interférence pour surmonter cette défense. L'un d'entre eux, P0 du virus de la mosaïque jaune du navet, est comme une protéine F-box qui détourne le complexe SCF, une ubiquitine ligase E3, et conduit AGO1 vers la protéolyse ubiquitine-dépendante. Cette dégradation utilise la vacuole au lieu du protéasome 26S, généralement associé à la dégradation ubiquitine-dépendante. Ce mécanisme de protéolyse n'est pas compris et est aussi apparent quand AGO1 est déstabilisé de manière endogène, suggérant que P0 utilise une voie déjà existante. Une protéine F-box d'Arabidopsis, FBW2, a été décrite comme impactant l'homéostasie d'AGO1 indépendamment du protéasome. Mon projet de thèse visait à caractériser l'activité F-box de FBW2 et à comprendre la relation entre AGO1 et FBW2 ainsi que ses conséquences sur l'ARN interférence. Les résultats obtenus dans ce manuscrit montrent que le complexe SCFFBW2 interagit avec AGO1 et déclenche sa dégradation via un processus indépendant de l'autophagie ou du protéasome, tout en n'affectant que faiblement l'ARN interférence. FBW2 ciblerait en fait un sous-ensemble de protéines AGO1 qui semble ne pas contenir de petits ARNs. Cette régulation jouerait un rôle de surveillance pour prévenir une activité délétère d'AGO1 en absence de petits ARNs.

RNA silencing is a conserved molecular mechanism in eukaryotes, of which the main effectors are the ARGONAUTE (AGO) proteins. In plants, AGO1 is a protein that is essential for growth and antiviral defence. It uses small RNAs as probe to recognize and regulate messenger RNAs. Viruses have developed suppressors of RNA silencing to overcome this defence. One of these, P0 from the Turnip Yellows Virus, acts as an F-box protein to hijack the SCF complex, an E3 ubiquitin ligase, and guide AGO1 to the ubiquitin-dependent proteolysis. This degradation uses the vacuole instead of the 26S proteasome, generally associated with ubiquitin-dependant proteolysis. This proteolysis mechanism is not understood and is also apparent when AGO1 is endogenously destabilized, suggesting that P0 uses an already existing pathway. An Arabidopsis F-box protein, FBW2, has been shown to impact AGO1 homeostasis independently from the proteasome. My PhD project aimed at characterizing FBW2 F-box activity and understanding the relationship between AGO1 and FBW2, as well as its consequences on the RNA silencing. The results obtained in this manuscript show that the SCFFBW2 interacts with AGO1 and triggers its degradation through an autophagy- and proteasome- independent process, while only weakly affecting the RNA silencing. FBW2 would actually target a subset of AGO1 proteins, which appears not to contain small RNAs. This regulation would play a surveillance role in order to prevent a deleterious activity of AGO1 in absence of small RNAs.