Genetic and molecular approaches to basal body duplication in Paramecium

• Auteur / Autrice : Anna Krzywicka-Racka
• Direction : Catherine Klotz-Livaditis, Maria Jerka-Dziadosz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Instytut biologii doświadczalnej im. M. Nenckiego (Pologne)

Mots clés

Mots clés libres

Morphogénèse

Cyclophyline

ARN, cycle de liaison

Extinction génique

Paramécie

Résumé

La paramécie est un organisme recouvert de cils, chacun ancré sur un corps basal, structure polarisée se dupliquant à chaque cycle cellulaire et analogue structural des centrioles du centrosome. Chez le protozoaire Paramécie, plusieurs mutations affectant la duplication ont été décrites. Le mutant kin241-1, présente une hyperduplication des corps basaux, des anomalies de leur polarité et des zones morphogénétiques et de la différenciation nucléaire durant les processus sexuels. Le gène KIN241 a été isolé et cloné par complémentation fonctionnelle. Il code une protéine contenant 4 domaines: une isomérase-cyclophiline, un domaine d'interaction avec l'ARN, des répétition d'un dipeptide E-K et un C-terminal riche en sérines. Cette protéine, nommée CRIP (Cyclophiline RNA Interacting Protein), fusionnée avec la GFP, est localisée dans le noyau conformément aux signaux NLS (Nuclear Localisation Signal) de la partie Ct. L'introduction d'une délétion provoquant la disparition de la moitié des signaux NLS, diminue l'efficacité de l'adressage: la localisation est nucléaire et cytoplasmique. La mutation originale, kin241-1, (insertion de 2 nucléotides) introduit prématurément un signal de fin de traduction et donne une isoforme dépourvue de sa partie Ct. Cette isoforme n'est retrouvée ni dans le noyau ni dans le cytoplasme. Le phénotype de la mutation kin241-1 est donc dû à l'absence de la protéine dans la cellule. Ceci a été confirmé par des expériences d'extinction génique consistant à inactiver l'ARNm endogène et donc à prévenir la synthèse de la protéine CRIP. Nous concluons que CRIP est un facteur de processing d'une classe d'ARNm spécifiques des processus morphogénétiques. CRIP existe chez de nombreux organismes: levure, plantes, insectes et mammifères. Aucune de ces protéines n'a encore été étudiées. Cette thèse est un premier pas dans l'étude d'une nouvelle famille de protéines pouvant jouer un rôle dans le processing d'ARNm impliqués dans la morphogénèse.

Paramecium is a unicellular organism covered by numerous cilia. Each of them is anchored on a basal body, a polarized structure, which duplicates during the cell cycle and is analogous to centrioles of the centrosome. In Paramecium, several mutants defective in basal body duplication have already been described. The kin241-1 mutation displays a highly pleiotropic effect on cortical organization, inducing hyperduplication of basal bodies and affecting nuclear reorganization during sexual processes. I have cloned the KIN241 gene by functional complementation. It encodes a new protein with 4 domains: a cyclophilin type isomerase, an RNA recognition motif, a domain rich in the dipeptide E-K and a C-terminal string of serines. This protein, named CRIP (Cyclophilin-RNA Interacting Protein) is localized in the nucleus via nuclear localization signals (NLS). A deletion which eliminates half of the NLS, decreases nuclear transport, so that the protein is localized in both the nucleus and the cytoplasm. The original mutation kin241-1 (insertion of 2 nucleotides) introduces a premature signal to end translation and leads to a protein truncated of its C-terminal domain. This isoform is unstable in vivo. This allowed me to conclude that the phenotype of the kin241-1 mutation is caused by the jack of CRIP protein. This hypothesis was confirmed by gene silencing experiments. In these experiments, the endogenous mRNA is degraded precluding the wild type protein synthesis. We have suggested that CRIP could be a factor involved in processing of a subclass of mRNA specific for morphological processes. The protein CRIP is present in different organisms including: yeast, plants, insects and mammals. These proteins have not been yet studied. This thesis thus raports the identification and first steps in investigation of the role this new family of proteins.