Exploration de mécanismes de transcription et de traduction non-canoniques

Exploring putative unknown non-canonical transcriptions and translations

• Auteur / Autrice : Ganesh Daulatrao Warthi
• Direction : Pierre-Edouard Fournier, Hervé Seligmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomique et Bioinformatique
• Date : Soutenance le 21/11/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Méditerranée Infection - Vitrome (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Florence Fenollar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Fenollar, Olivier Croce, Jacques Demongeot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Croce, Jacques Demongeot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage nucléotidique à haut débit

Carcinogenèse

Nucléotides

Séquençage des acides nucléiques

Mots clés libres

Échanges systématiques de nucléotides

Transcription swinger

RNAs délétés

TRNA hopping

Antitermination

Suppression de stop

Carcinogénèse

Systematic nucleotide exchanges

Swinger transcription

Deletion RNAs

TRNA hopping

Antitermination

Stop suppression

Carcinogenesis

Résumé

Le séquencage d'ARN et la spectrométrie de masse génèrent des RNA reads et des spectres peptidiques non-homologues à l'ADN. Les ignorer cause la perte d'informations génétiques. Nous explorons deux transcription noncanoniques, identifiant et expliquant RNAs et peptides mitochondriaux humains (non prédits par le genome nucléaire). 1) Échanges nucléotidiques systématiques: les échanges systématiques de nucleotides dans l'ARN (swinger RNA, 23 échanges, 9 symmétriques (X↔Y) et 14 asymmétriques (X→Y→Z→X). Les résultats sur les swinger ARNs sont reproductibles entre transcriptomes de souches mitochondriales pures et de la cellule entire, pour deux méthodes différentes de séquencage. Nous identifions des ARNs précédemment inconnus dans les non-Hodgkin lymphomes associés à HIV et des cellules cancéreuses. 2) Délétions nucléotidiques systématiques: des nombres spécifiques de nucléotides sont systématiquement délétés après chaque trinucléotide transcript, produisant des ARNs délétés (delRNAs). Au total 227 delRNAs (1-12 nucléotides délétés) sont confirmés dans trois bases de donnees, les transcriptomes de cellules humaines entières et de mitochondries pures, et la base de EST de GenBank. Les résultats indiquent que des peptides mitochondriaux sont produits à partir de traduction normale de delRNAs et de traduction de mRNAs normaux par des anticodons rallongés. Nous détectons aussi des peptides chimériques, codés par des codons normaux avec des parties contigües codées par des codons rallongés. Cette thèse détecte des transcriptions et traductions noncanoniques dans la mitochondrie humaine, et la transcription swinger de chromosomes humains nucléaires.

RNA sequencing and mass spectrometry generate RNA reads and peptide spectra nonhomologous to the template DNA. Ignoring them results in losing valuable genetic information. We explored two non-canonical transcriptions, identified and explained RNA reads and peptides from human mitochondria (unpredicted by nuclear chromosomes). 1) Systematic nucleotide exchanges: systematic nucleotide exchanges in RNAs (called swinger RNAs) (23 exchanges, i.e. 9 symmetric (X↔Y) and 14 asymmetric (X→Y→Z→X)). Swinger RNA results are reproducable: data from purified human mitochondrial lines confirm whole-cell transcriptome data obtained by different sequencing methods. We identified previously unknown RNAs in HIV-associated non-Hodgkin's lymphoma and cancer genomes. 2) Systematic nucleotide deletions: specific nucleotide numbers are systematically deleted after each transcribed trinucleotide, producing deletion RNAs (delRNAs). A total of 227 delRNAs (1-12 deleted nucleotides) were confirmed in 3 datasets, human whole-cell and purified mitochondrial transcriptomes, and the Genbank human EST database. These map on mitochondrial protein-coding genes & the hypervariable 2 dloop. Results indicate mitochondrial peptides produced by regular delRNA translation and translation of regular mRNAs by expanded anticodons. We also detected chimeric peptides partly encoded by regular codons, and contiguous parts by expanded codons. Results show non-canonical transcriptions and translations in human mitochondria, and swinger transcription of human nuclear chromosomes.