Etude génomique des mécanismes nucléaires de contrôle qualité et dégradation de l'ARN

Genomic study of nuclear RNA quality control and degradation machineries

• Auteur / Autrice : Kevin Moreau
• Direction : Rachid Rahmouni, Yves Bigot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire et cellulaire, analyse bio-informatique
• Date : Soutenance le 21/03/2019
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de biophysique moléculaire (Orléans ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Maury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Rahmouni, Yves Bigot, Stéphane Maury, Benoît Palancade, Mathieu Rougemaille, Gilles Truan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Palancade, Mathieu Rougemaille

Mots clés

Mots clés contrôlés

GTPases Rho

Protéines de liaison à l'ARN

ARN messagers

Nucléoprotéines

Mots clés libres

Biogénèse des mRNPs

RNA-seq

ChIP-seq

Système de contrôle qualité nucléaire

Rho

Transcription

Transcription

MRNP biogenesis

RNA-seq

ChIP-seq

Nuclear RNA quality control

Rho

Résumé

La transcription des ARN messagers (ARNm), chez les eucaryotes est un processus complexe nécessitant de nombreuses étapes. En parallèle de ce mécanisme fondamentale, de nombreuses protéines vont se fixer à l’ARNm naissant afin de le maturer et de l’empaqueter pour former une particule ribonucléoprotéique (mRNP) compétente pour l’export vers le cytoplasme, où aura lieu la traduction. Les étapes de biogénèse de cette mRNP sont soumises à la surveillance par un système de contrôle qualité (QC) qui détectera tout évènement conduisant à une mauvaise formation de la particule. Les transcrits aberrants sont retenus au noyau pour y être dégradés par l’exosome. Afin de provoquer l’apparition massive d’ARNm aberrants dans le noyau de notre modèle d’étude, la levure S. cerevisiae, nous utilisons le facteur bactérien Rho. L’hélicase translocase Rho, une fois exprimée, va venir perturber l’assemblage co-transcriptionnel des mRNPs et ainsi générer des transcrits aberrants qui seront substrats de la machinerie de QC et dégradation. La présente étude étend les précédentes observations faites par l’équipe quant à l’implication de certaines protéines dans le système de QC par des approches globales (RNA-seq, ChIP-seq). De plus, l’étude du complexe THO, impliqué dans l’empaquetage et le transport de la mRNP, révèle l’implication d’une de ses sous-unités dans le marquage des ARNm aberrants ainsi qu’un lien de première importance dans le recrutement de l’exonucléase Rrp6 sur ces cibles à dégrader. Enfin, nous montrons, de manière globale l’existence, au sein du noyau des levures, d’une seconde voie de dégradation des ARNs aberrants distincte de la voie canonique passant par Rrp6.

Eukaryotic transcription of messenger RNAs (mRNAs) is a complex multistep process. In parallel with this fundamental mechanism, many proteins will bind to the nascent mRNA in order to process and package it to form an export competent ribonucleoprotein particle (mRNP). These mRNP biogenesis steps are under the surveillance of a quality control system (QC) that will detect all the faulty events that can lead to the formation of an aberrant particle. Aberrant transcripts will be retained in the nucleus and degraded. To study the QC mechanisms, we previously implemented a powerful assay based on the global perturbation of mRNP biogenesis by the bacterial Rho factor. When expressed in the yeast nucleus, Rho will interfere with co-transcriptional mRNP assembly and generates aberrant transcripts which will be substrates for the QC and degradation system. This study extend the previous observations made by the team about implication of some proteins in the QC pathway by genome-wide methods (RNA-seq, ChIP-seq). Moreover, study of the THO complex, which is a packaging and export factor, shows that the Tho2 subunit is involved in the tagging of aberrant transcripts and in recruitment of the exonuclease Rrp6 on its targets. Finally, we are giving insights about the presence, in yeast, of a second degradation pathway for aberrant mRNPs different from the canonical pathway involving Rrp6.