Les structures secondaires dans l'ARN : une étude par mesure de forces sur molécules uniques

RNA secondary structures : a single molecules force measurements study

• Auteur / Autrice : Mathilde Bercy
• Direction : Ulrich Bockelmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 01/12/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanobiophysique
• Jury : Président / Présidente : Marc Dreyfus
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Erwin J. G. Peterman, Thierry Bizebard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Terence Strick, Emmanuel Margeat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hélicases

ARN

Molécule unique

Mots clés libres

Molécule unique

Pièges optiques

Arn

Hairpins

Helicases

Surétirement

Single molecule

Optical tweezers

RNA

Résumé

L'ARN s'est longtemps vu attribuer un simple role de transmission entre l'ADN, garant de l'information genetique, et les proteines, assurant les fonctions et donc la survie cellulaire. Ce n'est qu'avec les decouvertes des ARNs de transfert dans les annees 70, puis des ribozymes dans les annees 80, qu'il a ete realise que l'ARN pouvait assurer ces deux roles : l'information genetique est stockee dans sa sequence lineaire, et l'adoption de structures tridimensionnelles complexes rend possible une activite catalytique. Depuis, de nouvelles fonctions de l'ARN n'ont cesse d'etre decouvertes, a tous les niveaux de regulation de l'expression genique entre autres. La majorite de ces fonctions repose sur la structuration tridimensionnelle d'ARNs simple brin.Dans ce travail, differents aspects de la structuration de l'ARN sont abordes, toujours en utilisant la technique de mesure de forces sur molecules uniques par piegeage optique. Dans un premier temps, une etude comparative d'une structure secondaire modele, le hairpin dans ses formes ARN et ADN, a ete realisee. La question de l'interaction d'une structure secondaire avec une proteine helicase (DbpA) a ensuite ete abordee. Enfin, dans le cadre plus general d'une etude sur l'assemblage du ribosome, nous avons debute le developpement d'une nouvelle methode d'analyse des structures secondaires. Cette methode repose sur le suretirement d'un hybride ARN ribosomique / ADN.

Traditionally, RNA has been considered as a mere intermediate between DNA, keeper of the genetic information, and proteins, which assume cells self-sustenance. With the discoveries of the transfert RNA in the 70s, and of the ribozymes in the 80s, RNA took on both roles: it can store information in its linear sequence, and tridimensional structuration enables catalytic functions. Since then, numerous roles devoted to RNA have been discovered, particularly for gene expression regulation. Most of these functions rely on tridimensional structuration of single stranded RNA. In this work, we used an optical tweezers setup to study several aspects of RNA structuration by single molecule force measurement. In a first part, we compared the dynamic behaviour of a model secondary structure made of either RNA or DNA, the hairpin. Then we considered the interaction of a secondary structure with a protein, the RNA helicase DbpA. Finally, within a wider study of ribosome assembly, we worked on the development of a new method to study tridimensional structuration. This method relies on the overstretching of a hybrid ribosomal RNA / DNA molecule.