Bases moléculaires de l'anémie de Diamond-Blackfan : étude structure-fonction de la protéine ribosomique RPS19 chez Saccharomyces cerevisiae

Molecular basis of Diamond-Blackfan anemia: stucture-function study of ribosomal protein RPS19 in saccharomyces cerevisiae

• Auteur / Autrice : Almass-Houd Aguissa Toure
• Direction : Pierre-Emmanuel Gleizes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribosomes

Mutation (biologie)

Érythropoïèse

Anémie aplastique

Mots clés libres

Anémie de Diamond-Blackfan

Maladie génétique

Erythropoièse

Ribosome

Protéine ribosomique

Structure

Trafic nucléocytoplasmique

Nld

Résumé

L'anémie de Diamond-Blackfan (ADB) est une érythroblastopénie congénitale rare associée à des mutations mono-alléliques dans plusieurs gènes de protéine ribosomique. Cette liaison suggère une relation causale entre l'altération de la biogenèse ou de la fonction des ribosomes et cette pathologie. Le gène RPS19 est le plus fréquement muté (25% des patients). Pour comprendre l'impact des mutations, en particulier les mutations ponctuelles faux-sens, nous avons engagé une étude structure-fonction de l'homologue de la protéine RPS19 chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Parallèlement, nous avons mené un travail collaboratif pour déterminer la structure cristalline de l'homologue de RPS19 de l'archeae Pyrococcus abyssi. Nos résultats distinguent deux types de mutations : certaines, enfouies dans la structure, affectent le repliement et la stabilité de la protéine, tandis que d'autres, en surface de la protéine, inhibent l'incorporation de RPS19 dans les particules pré-ribosomiques 40S. Par ailleurs, nous avons déterminé la séquence de localisation nucléaire et les déterminants moléculaires de l'adressage nucléaire de RPS19. Les différentes mutations de RPS19 n'interfèrent pas avec ce mécanisme de transport. Ainsi, les mutations faux-sens de la protéine RPS19 affectent en premier lieu la capacité de la protéine à être incorporée dans les pré-ribosomes, ce qui altère la biogenèse des ribosomes. Ceci pourrait d'une part activer une réponse de stress et d'autre part conduire à un déficit en ribosomes, deux facteurs qui pourraient être fatals dans certains processus physiologiques comme l'érythropoïèse. Ce mécanisme peut être étendu à toute protéine ribosomique mutée dans l'ADB.

Diamond-Blackfan Anaemia (DBA) is a rare congenital erythroblastopenia associated with mono-allelic mutations in several ribosomal protein genes. This linkage suggests a causal relationship between alteration of ribosome biogenesis or functions and this pathology. ?The RPS19 gene is the most frequently mutated (25% of patients). To understand the impact of the mutations, especially missense mutations, we undertook a structure-function study of RPS19 homolog in yeast Saccharomyces cerevisiae and we conducted a collaborative work to determine the crystal structure of archeae Pyrococcus abyssi RPS19. Our results distinguish two types of mutations: some affect residues buried in the structure and alter the protein folding and stability, while others change amino acids at the protein surface and prevent incorporation of RPS19 into 40S pre-ribosomal particles. In addition, we determined the nuclear localization sequence and the molecular determinants of RPS19 transport to the nucleus. Mutations linked to DBA do not interfere with the nuclear localization of the protein. Thus, missense mutations in RPS19 primarily affect the ability of the protein to be incorporated into pre-ribosomes, which alters ribosome biogenesis. This could on the one hand activate a stress response and on the other hand lead to ribosome shortage, two events that could be fatal to some physiological processes like erythropoiesis. A similar mechanism can be proposed for any ribosomal protein mutated to the DBA.