Characterization of regulatory noncoding RNAs : the U1 small nuclear RNA and Cajal body-specific box C/D guide RNAs

• Auteur / Autrice : Natalia Pinzon Restrepo
• Direction : Tamás Kiss
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épissage (génétique)

ARN non codants

Mots clés libres

Noncoding RNA

SnRNA

Taf15

Résumé

Les cellules contiennent de nombreux ARNs non-codants qui jouent un rôle essentiel dans toutes les étapes de l'expression génique. Nos travaux concernent la caractérisation de possibles nouvelles fonctions associés à deux classes d'ARNs non-codants : l'ARN U1 et les scaARNs. Le petit ARN nucléaire U1 forme une ribonucléoparticule (snRNP U1) qui joue un rôle clé dans l'épissage des ARN pré-messagers. De plus, l'ARN U1 semble intervenir dans d'autres étapes de la synthèse des ARNm fonctionnels. Nos travaux ont démontré qu'une fraction de l'ARN U1 interagit spécifiquement avec la protéine TAF15, dans un complexe qui diffère dans sa composition protéique de la particule d'épissage canonique Sm snRNP U1. Nous avons constaté qu'à la différence de la particule d'épissage, la snRNP U1-TAF15 est fortement attachée à la chromatine. De plus, suite à l'arrêt de la transcription par l'ARN polymérase II, la particule U1-TAF15 se relocalise dans la coiffe périnucléolaire, à l'opposé de la particule Sm snRNP U1 qui s'accumule alors dans les ''speckles''. Une étude protéomique de la particule U1-TAF15 nous a permis d'établir des hypothèses quant à sa fonction qui sont actuellement à l'étude dans le laboratoire. Récemment, une protéine essentielle à l'adressage des scaARNs (ARNs spécifiques des Corps de Cajal) dans les Corps de Cajal a été identifiée (Tycowski et al. , 2009; Venteicher et al. , 2009). Une analyse par séquençage à haut-débit de l'ensemble des petits ARNs associés à WDR79 a permis d'identifier de nombreux nouveaux scaARNs putatifs. Parmi eux, l'analyse de deux ARNs à boite C/D a défini des structures essentielles pour leur localisation dans les corps de Cajal. Des études plus approfondies devraient nous permettre de déterminer des éléments spécifiques nécessaires à l'adressage des scaARNs à boite C/D vers les corps de Cajal. Par ailleurs, nous avons commencé la caractérisation d'un nouveau scaARN qui ciblerait la modification d'un ARN de transfert. Alors que les ARN C/D connus chez les Eucaryotes participent à la biogenèse des ARN ribosomiques et des petits ARN nucléaires, nous avons identifié pour la première fois chez les Eucaryotes un ARN C/D qui ciblerait un ARN de transfert.

Noncoding regulatory RNAs (ncRNAs) are in the focus of current research, since they participate in nearly all cellular processes. To get further insights into the functional and structural complexity of ncRNAs, we studied human ncRNAs belonging to two classes of ncRNAs, the nucleoplasmic spliceosomal snRNAs and the nucleolar and Cajal body-specific box C/D 2'-O-methylation guide RNAs. The U1 snRNP is an evolutionarily conserved, abundant nucleoplasmic snRNP that plays a central role in pre-mRNA splicing. According to a recently emerging view, besides its constitutive role in splicing, the U1 snRNP has important regulatory functions in different steps of pre-mRNA production. We demonstrated that a fraction of the human U1 snRNA specifically associates with the nuclear RNA-binding protein TAF15 that is known to interact with a subpopulation of TFIID and RNA polymerase II complexes. The U1-TAF15 snRNP is structurally and functionally distinct from the well-characterized U1 spliceosomal snRNP and it tightly associates with chromatin. The function of U1-TAF15 snRNP remains unknown; it might contribute to the coupling of transcription and splicing. WDR79 (also called WRAP53) has been recently identified as an essential factor for targeting a subclass of box C/D and H/ACA modification guide RNAs, as well as telomerase H/ACA RNA, into the Cajal bodies. Accumulation of box C/D and H/ACA RNPs in Cajal bodies is essential for the biogenesis of functional spliceosomal snRNPs and telomere synthesis. Co-immunopurification of WDR79-associated human RNAs, followed by cDNA synthesis and deep sequencing identified a large number of novel Cajal body-specific RNAs. We are currently dissecting the cis-acting RNA element responsible for WDR79-binding and for targeting box C/D 2'-O-methylation guide RNPs into Cajal bodies. We have also identified a novel Cajal body-specific 2'-O-methylation guide RNA that is predicted to direct methylation of cytidine 34 at the Wobble position of tRNA-Met-CAT elongator. Interestingly, tRNA modification is a novel function for vertebrate box C/D scaRNPs.