Développement de molécules chimiques capables d’inhiber l’épissage et le Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD)

Development of new chemical compounds that inhibit pre-mRNA splicing and Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD)

• Auteur / Autrice : Sébastien Durand
• Direction : Jamal Tazi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épissage alternatif

Protéines

Mots clés libres

Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD)

Epissage alternatif

Protéines hUpf

Protéines SR

P-Bodies

Nmdi 1

Protéines hSMG

Dégradation des ARNm

Codons non-sens prématurés

Résumé

L'épissage des pré-ARNm, le processus nucléaire conduisant à l'assemblage des séquences ''exons'' de l'ARN messager par élimination des séquences intercalaires ou ''introns'', est une étape décisive de l'expression de la plupart des gènes chez les métazoaires. Au cours de ce processus, beaucoup d'erreurs peuvent survenir avec des conséquences plus ou moins graves pour le bon fonctionnement de la cellule. Afin de limiter les effets délétères de telles erreurs, différents mécanismes de contrôle de qualité des ARNm épissés ont été mis en place. Parmi eux, le Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD) permet de dégrader les ARNm contenant des codons non-sens prématurés (PTC), évitant ainsi l'apparition de protéines tronquées. De par leur ampleur en tant que mécanismes centraux de l'expression génique chez l'homme, l'épissage et le NMD sont fréquemment impliqués dans des pathologies d'origine génétique. Dans certains cas comme l'ataxie télangiectasie ou la neurofibromatose de type I, 54% des mutations responsables de la maladie affectent l'épissage. Environ un tiers des maladies génétiques sont dues à l'apparition de PTC qui induisent le NMD. Dans certains cas, une protéine tronquée pourrait conserver les mêmes propriétés que la protéine sauvage mais le mécanisme de NMD empêche sa synthèse. Par conséquent, l'épissage et le NMD représentent des cibles tout à fait intéressantes qui permettraient, soit de restaurer un épissage correct, soit de permettre l'expression de protéines tronquées et fonctionnelles. Au cours de cette thèse nous avons recherché des inhibiteurs d'épissage et/ou de NMD parmi une collection de 6 000 composés chimiques. Nous avons ainsi pu identifier des composés capables de moduler l'épissage en affectant l'activité de facteurs clefs de la sélection des sites d'épissage, les protéines SR. Nous avons également mis en évidence le premier inhibiteur spécifique du NMD qui bloque spécifiquement la fonction du facteur hUpf1. Ces molécules nous ont permis de disséquer le fonctionnement de ces processus, de proposer un nouveau modèle décrivant le transit des mRNP soumises au NMD par les P-Bodies et ouvrent maintenant la voie à la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques utilisant ces composés

RNA splicing involves the processing of pre-messenger RNA molecules by the excision of introns and the precise joining of exons to form the mature messenger RNA that is exported from the nucleus for translation. Exon usage is often alternative, i. E. The cell decides whether to remove a part of the pre-mRNA as an intron or include this part in the mature mRNA as an alternative exon. Alternative splicing is therefore, a genetically economical process that enables a single gene to increase its coding capacity, allowing the synthesis of several structurally and functionally distinct protein isoforms. To avoid accumulation of aberrantly spliced mRNAs, several quality control processes determine the fate of mRNA in the cell. Among these processes, Nonsense-Mediated mRNA decay (NMD), is able to degrade mRNA containing premature termination codons (PTCs), preventing accumulation of truncated with deleterious effects for the cell. As central mechanisms controlling gene expression any disturbance of either splicing or NMD can lead to genetic diseases. Indeed, the numbers of diseases shown to be caused by a defect in pre-mRNA splicing or NMD is rapidly growing. For example, in ataxia telengectasia or type I neurofibromatosis, 54% of disease-inducing mutations affect mRNA splicing. Moreover, one third of acquired and inherited pathologies are due to nonsense creation that elicits NMD. Consequently, mRNA splicing and NMD represent a potential targets for new therapeutic strategies. During this thesis, we have screened a small chemical library to find splicing and NMD inhibitors. We have identified some molecules that modulate mRNA splicing efficiency by affecting SR proteins activity. We have also isolated the first specific inhibitor of NMD that blocks hUpf1 functions. These compounds allowed us to decipher splicing and NMD mechanisms and to propose a new model to describe the NMD-subjected mRNP transit trough the processing-Bodies. The next challenge will be to demonstrate the functional utility of these molecules in preclinical models of human disease