Caractérisation moléculaire et fonctionnelle de la protéine DYW1 dans le complexe d'édition chloroplastique d'Arabidopsis thaliana

Molecular and functional characterization of the DYW1 protein in the chloroplast editing complex of Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Clément Boussardon
• Direction : Claire Lurin, Ian Small
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 02/04/2013
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne en cotutelle avec University of Western Australia
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale des Génomes aux organismes (Versailles ; 2000-2015)
• Jury : Président / Présidente : Bénédicte Sturbois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renée Schroeder
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christopher Herbert, Francis-André Wollman

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN -- Modifications posttranscriptionnelles

ARN -- Édition

Organites végétaux

Mots clés libres

PentatricoPeptide repeat (PPR)

Organelles

DYW domain

Post-transcriptional processing

Résumé

Dans les organites des plantes, l’édition de l’ARN consiste majoritairement en une désamination de cytidines à des sites spécifiques de l’ARNm. Trente-quatre sites d’édition ont été découverts dans les transcrits chloroplastiques d’Arabidopsis thaliana et plus de 500 dans les transcrits mitochondriaux. Depuis 2005, beaucoup de facteurs d’édition ont été trouvés. La majorité de ces protéines appartiennent à la famille des «PentatricoPeptide Repeat» (PPR). Parmi ces PPR, certaines contiennent un domaine DYW possédant de faibles similarités avec les cytidines désaminases (CDA), alors que d’autres en sont dénuées, générant un doute sur le fait qu’il ait une activité CDA. Le gène At1g47580 (DYW1) code une protéine unique chez Arabidopsis thaliana contenant «seulement» un domaine DYW. Il a été proposé que DYW1 puisse interagir avec les PPR ne contenant pas de domaine DYW, pour former un hétérodimère, capable d’éditer spécifiquement un site. En accord avec cette hypothèse, nous avons montré que DYW1 agissait sur le même site d’édition que CRR4, une PPR sans domaine DYW, et que ces protéines interagissaient in vivo. De plus, nous avons montré que DYW1 remplaçait les parties manquantes de CRR4 pour l’édition. Pour obtenir plus d’informations sur la fonction du domaine DYW, des mutations ont été introduites dans DYW1. Nous avons montré que la signature CDA dans les protéines DYW était essentielle à l’édition de l’ARN ainsi qu’à l’interaction avec les ions zinc. Les données sont en accord avec l’hypothèse d’une activité CDA dans le domaine DYW. Cependant, aucune activité CDA n’a pu être mise à jour in vitro. Il est vraisemblable qu’au moins un cofacteur doive encore être identifié.

In plant organelles, RNA editing mostly takes the form of conversions of cytidines to uridines at specific sites in mRNAs. Thirty-four editing sites have been found in Arabidopsis thaliana chloroplast transcripts and more than 500 sites in mitochondrial transcripts. Since 2005, lots of proteins have been found to act as RNA editing factors. Most of these proteins belong to the PentatricoPeptide Repeat (PPR) family. Amongst these PPR, some contain a DYW domain with weak similarity to cytidine deaminases (CDA), whilst others lack such a domain, creating doubts about whether this domain is required for editing. The gene At1g47580 (named DYW1) encodes a protein in Arabidopsis thaliana that contains “only” a DYW domain. Our initial hypothesis was that DYW1 might interact with PPR proteins that lack a DYW domain, in order to form a heterodimer, able to perform site-specific editing. In accordance with this hypothesis, we discovered that DYW1 is involved in editing the same site as CRR4, a PPR lacking a DYW domain, and that these two proteins interact together in vivo. Moreover, we showed that DYW1 replaces all the missing parts of CRR4 for editing. So, other partners need to be hypothesized for other DYW-lacking editing factors if this hypothesis is to be generalized. The highly conserved residues making up the CDA signature in DYW proteins were found to be essential for RNA editing and are also required for zinc binding, which is a known characteristic of CDAs. All the data so far are consistent with the DYW domain being (part of) a CDA activity; nevertheless, no CDA activity could be detected in vitro. It is likely that at least one required cofactor remains to be identified.