La RNase Y, une nouvelle endoribonucléase et son rôle dans la dégradation de l'ARN chez B. Subtilis

Role of the novel endoribonuclease, RNase Y, in the degradation of RNA in B. Subtilis

• Auteur / Autrice : Karen Shahbabian
• Direction : Harald Putzer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stabilité de l'ARN

Exoribonucleases

Endoribonucleases

ARN bactérien

Bacillus subtilis

Résumé

La modulation de la stabilité des ARNm est un moyen efficace pour contrôler l'expression des gènes chez les bactéries. Nous avons étudié ce phénomène chez Bacillus subtilis, organisme modèle des bactéries à gram-positif. B. Subtilis n'a notamment pas d'homologue de la RNase E. Cependant, deux enzymes paralogues, les RNase Jl et J2, découvertes récemment dans notre groupe, étaient considérés jusqu'alors pouvoir combler l'absence de RNase E. La déplétion des RNases J1/J2 avait toutefois un léger effet sur la stabilité globale des ARNm alimentant des spéculations sur l'existence d'autres ribonucléases ayant un rôle important dans le métabolisme de l'ARN chez B. Subtilis. Au cours de cette étude nous nous sommes intéressés à la dégradation des ARNm de la famille des gènes à S-box qui sont régulés par un riboswitch sensible à la S-adénosyl méthionine (SAM). Nous avons montré que le transcrit prématurément terminé, est indétectable in vivo. L'initiation de la dégradation de ce transcrit très structuré dépend de l'expression d'une protéine essentielle de fonction inconnue, YmdA. Nous avons caractérisé cette protéine comme étant une nouvelle endoribonucléase : la RNase Y. La déplétion de cette ribonucléase augmente la demi-vie des ARNm totaux d'un facteur supérieur à deux, indiquant que la RNase Y pourrait être une enzyme primordiale pour l'initiation de la dégradation des ARNm chez B. Subtilis. Ceci suggère que la maturation et la dégradation de l'ARNm pourraient être plus similaire entre B. Subtilis et E. Coli qu'actuellement supposé, avec notamment un rôle crucial pour un clivage endonucléolytique dans l'initiation de la dégradation de l'ARNm dans les deux organismes.

The stability of the mRNA is an efficient way to control the expression of genes in bacteria. We have studied this phenomenon in the model organism for the gram-positive bacteria, Bacillus subtilis. Bsubtilis has no homologue of the RNase E, the principal endoribonuclease which initiates the mRNA decay in E. Coli. However, two paralogues ribonucleases, RNase J1 and J2, which have been recently discovered, were thought to be able to compensate the lack of RNase E. Nevertheless, in an rnjA/rnjB double mutant the half-life of global mRNA was only slightly increased, an observation that suggests the existence of other ribonucleases with an important function in initiating global mRNA decay. In this work, we have studied the mechanisms involved in the degradation of mRNAs of S-box famîly of genes which are regulated by a SAM dependent riboswitch. We have shown that the prematurely terminated mRNA is instable and undetectable in vivo. The Initiation of the degradation of these highly structured RNAs is dependent of an essential protein of earlier unknown function, YmdA. We have characterized this unknown protein as a novel endoribonuclease, and renamed it RNase Y. Cleavage by RNase Y is stimulated by a 5'-monophosphorylated mRNA. A two-fold increase in mRNA stability can be observed in a strain depleted for RNase Y, which indicates that this novel ribonuclease is likely to play a major role in mRNA metabolism in B. Subtilis. This raises the possibility that mRNA processing and degradation might be more similar between B. Subtilis and E. Coli than presently assumed, with an endonucleolytic cleavage being the crucial step in initiating mRNA decay in both organisms.