Polyadénylation et dégradation de l'ARN : des mitochondries au noyau d'Arabidopsis thaliana

Polyadenylation and RNA degradation : From mitochondria to the nucleus of Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Sarah Holec
• Direction : Dominique Gagliardi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides nucléiques

Transcription génétique

Génie génétique

Arabidopsis thaliana

Mitochondries végétales

Résumé

Le rôle de la PolyNucleotide Phosphorylase (PNPase) mitochondriale de plante dans la dégradation de précurseurs d’ARNm et ARNr et sous-produits de leur maturation avait été montré précédemment. Tous les substrats de la PNPase sont polyadénylés. Le but de ce travail était d’avoir une idée plus exhaustive de l’identité des substrats de la PNPase par l’analyse d’une banque de cDNAs polyadénylés à partir de plantes déplétées pour la PNPase mitochondriale. Ainsi, nous avons pu généraliser le rôle de la PNPase dans l’élimination des sous-produits de la maturation des ARNr et ARNt. De plus, nous avons décrit un nouveau rôle de la PNPase dans la dégradation de transcrits illégitimes générés par un contrôle relâché de la transcription, dans le contexte d’une surveillance par défaut dans les mitochondries de plantes. L’analyse des ARN polyadénylés nous a permis d’identifier un transcrit modèle pour l’étude de la maturation en 3’, indépendamment de la PNPase. Nous avons démontré qu’un trans facteur spécifique était nécessaire à la maturation en 3’ de ce transcrit, appelé NCO et que les processus de maturation et de stabilisation pouvaient être découplés dans la mitochondrie de plante. La présence de séquences correspondant à des ARN nucléaires dans la banque de clones polyadénylés nous a poussé à étudier la possibilité de l’existence d’une voie de dégradation des ARNs impliquant la polyadénylation dans les noyaux de plantes. Nous avons identifié 3 gènes codant pour les protéines RRP6L1, RRP6L2 et RRP6L3, respectivement. RRP6L3 semble être spécifique aux plantes et est localisée dans le cytoplasme, tandis que RRP6L1 et RRP6L2, qui occupent des territoires distincts du noyau, sont plus proches de la protéine Rrp6p de levure, une sous-unité nucléaire de l’exosome. L’accumulation d’un sous-produit polyadénylé de la maturation d’un ARNr lors de la sous-expression de RRP6L2 corrobore l’existence d’une voie de dégradation des ARNs assistée par la polyadénylation dans le noyau des plantes.

PNPase was previously shown to be essential for degradation of plant mitochondrial mRNAs and rRNAs precursors and maturation intermediates. All substrates of PNPase are polyadenylated. The aim of this work was to obtain a more comprehensive identification of substrate RNAs through analysis of a library of polyadenylated RNAs from plants lacking mitochondrial PNPase. The degrading role of PNPase could be generalized in removing maturation by-products of rRNAs and tRNAs. Moreover, we determined a novel role of PNPase in degrading spurious transcripts generated by a relaxed control of transcription in the context of a general surveillance pathway in plant mitochondria. The analysis of polyadenylated RNAs allowed us to identify a mitochondrial transcript that we used as a model to study a 3’ processing event that is independent of PNPase. We demonstrated that a nucleus-encoded specificity trans factor is necessary for this NCO transcript 3’ maturation and that processing and stabilization processes can be uncoupled in plant mitochondria. The presence of sequences corresponding to nuclear RNAs in our library of polyadenylated clones prompted us to investigate the possibility of a degradation pathway involving polyadenylation in plant nuclei. We identified 3 genes encoding RRP6L1, RRP6L2 and RRP6L3 proteins respectively. RRP6L3 appears to be a plant-specific protein and is located in the cytoplasm, whereas RRP6L1 and RRP6L2, that occupy different territories of the nucleus, are more closely related to yeast Rrp6p, a nuclear subunit of the exosome. The accumulation of a polyadenylated rRNA maturation by-product upon downregulation of RRP6L2 supports the existence of a polyadenylation mediated RNA degradation pathway in the plant nucleus.