Etude des molécules avec une capacité de correction de mutation non-sens

Study of molecules with nonsense mutation correction capacity

• Auteur / Autrice : Jieshuang Jia
• Direction : Fabrice Lejeune
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 01/04/2015
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanismes de la tumorigenèse et thérapies ciblées (M3T) - Institut de biologie de Lille - IBL
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Lejeune

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mucoviscidose

Mort cellulaire

Caspases

Apoptose

Dissertations universitaires

Cytosquelette

Mucoviscidose

Mort cellulaire

Inhibiteurs

Caspases

Apoptose

Cytosquelette

Mots clés libres

Mort cellulaire

Cytosquelette

Mucoviscidose

P-Bodies

UPF protein

MRNA quality control

Cell death

Cystic fibrosis

Nonsens-Mediated Decay (NMD)

Résumé

Les mutations non-sens représentent environ 10% des mutations trouvées dans les maladiesgénétiques héréditaires. Les ARNm portant une mutation non-sens sont dégradés par un mécanismeappelé nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pour empêcher la synthèse de protéines tronquéesqui pourraient être toxiques ou non-fonctionnelles pour la cellule. Plusieurs stratégies ont étédéveloppées pour sauver une mutation non-sens. Dans notre laboratoire, nous étudions deux d'entreelles qui sont (i) l'inhibition du NMD et (ii) l'activation de la translecture du PTC qui est un mécanismeconduisant à l'incorporation d'un acide aminé à la position du PTC. Pour trouver de nouveauxmoyens thérapeutiques pour les maladies génétiques héréditaires, notre laboratoire a testédifférentes molécules par criblage, pour identifier celles qui ont la capacité d'inhiber le NMD. Chaquemolécule sélectionnée par le crible est étudiée afin de mesurer son efficacité d'inhibition du NMD etd'activation de la translecture. Nous avons ainsi montré que i'amlexanox non seulement inhibe NMDmais active également la translecture du PTC. Cependant, l'efficacité de I'amlexanox reste modeste.Nous avons donc recherché d'autres familles de molécules qui sont capables de sauver une mutationnon-sens et qui ont une efficacité de correction des mutations non sens meilleure ou démontrentune plus grande spécificité. Dans mon étude, j'ai trouvé deux familles de protéines particulières quesont les inducteurs d'apoptose et les inhibiteurs du cytosquelette. J'ai trouvé que les inducteursd'apoptose peuvent inhiber le NMD en activant les caspases qui clivent les facteurs du NMD (UPF1 etUPF2). J'ai aussi montré que les inhibiteurs du cytosquelette peuvent inhiber le NMD et que certainsd'entre eux peuvent activer la translecture de PTC en induisant les facteurs du NMD (UPF1 et / ouUPF3X) à se concentrer dans les P-bodies et/ou dans d'autres foyers cytoplasmiques. Les rendementsde ces molécules sur l'inhibition du NMD sont similaires ou meilleure que I'amlexanox. Les inducteursd'apoptose et les inhibiteurs du cytosquelette nous démontrent qu'il est possible de trouver desmolécules très différentes capables de corriger des mutations non sens avec une bonne efficacité.

Nonsense mutations represent approximately 10% of mutations found in the inherited geneticdiseases. mRNAs harboring a nonsense mutation are rapidly degraded by a quality-controlmechanism called nonsense-mediated mRNA decay (NMD) to prevent the synthesis of toxic or nonfunctionaltruncated proteins. Some stratégies have been developed to correct nonsense mutations.In our lab, we study 2 of them which are (i) the NMD inhibition and (ii) the PTC-readthroughactivation which is a mechanism leading to the incorporation of an amino-acid at the PTC position. Todesign new therapeutic tools for the inherited genetic diseases, our lab tested molecules byscreening to find ones with the capacity of NMD inhibition. For each molecules selected in thescreen, we measure the efficiency of NMD inhibition and PTC-readthrough activation of thesemolecules in cell lines harboring a nonsense mutation. We have shown that amlexanox not onlyinhibits NMD but also activâtes PTC readthrough. But the efficacy of amlexanox is still low. Wewanted to find other families of molecules capable of rescuing the expression of nonsense mutationcontainingmRNA with a higher efficacy or with some specificity. In my study, I found two spécialfamilies, one is the family of apoptosis inducers and the other is the family of cytoskeleton inhibitors.I found that apoptosis inducers can inhibit NMD by activating caspase pathway and cleave NMDfactors (UPF1 and UPF2). I also found that cytoskeleton inhibitors can inhibit NMD and some of themcan activate PTC-readthrough by inducing NMD factors (UPF1 or/and UPF3X) to concentrate in Pbodiesor in other cytoplasmic foci. The efficiencies of these molecules on NMD inhibition are similaror higher than amlexanox. Apoptosis inducers and cytoskeleton inhibitors demonstrated thatmolecules which can inhibit NMD or/and activate PTC-readthrough can be found and candemonstrate a higher correction of nonsense mutation efficiency than the existing molecules(ataluren or amlexanox for example).