Les fonctions des tRNA methyltransferases dans les voies de silencing des petits ARN non-codants et la déficience intellectuelle

Functions of tRNA methyltransferases in the small non-coding RNA pathways and intellectual disability.

• Auteur / Autrice : Dilyana Gospodinova Dimitrova
• Direction : Clément Carré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 16/09/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biologie du développement (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Jean-Jean
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amélie Piton, Jean-René Huynh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mikiko C. Siomi, Fabrice Lejeune

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déficience intellectuelle

Marqueurs biologiques

ARN non codants

ARN de transfert

Inactivation génique

Mots clés libres

Silencing génique

Petits ARN non-codants

2’-O-methylation

Fragments d’ARNt

Biomarqueurs

Déficience intellectuelle

Cancer

SncRNA silencing

2’-O-methylation

Intellectual disability

Résumé

La 2’-O-methylation (Nm) peut affecter les ARNs de multiples façons et les enzymes qui la déposent sont évolutivement conservées. Leurs mutations sont souvent liées à des cancers et des maladies du cerveau. FTSJ1, une ARNt-methyltransferase (Nm-MTase), associée à la déficience intellectuelle (DI) chez l’Homme et conservée chez la levure, est un excellent exemple. Au cours de mon travail doctoral j’ai démontré la fonction moléculaire de ses homologues prédits de Drosophila (Trm7_32 et Trm7_34) en utilisant la technique de pointe RiboMethSeq, ainsi que le MALDI-TOF. J'ai également découvert de nouvelles cibles ARNt de FTSJ1 au sein des lignées cellulaires dérivées du sang de patients atteint de DI. Une analyse de séquençage des petits ARN (ARNseq) a révélé une dérégulation de la population des micro-ARN (miARN) dans les cellules portant une mutation perte de fonction de FTSJ1, tandis que chez la Drosophila, nos senseurs génétiques ont montré des dysfonctionnements dans les voies de silencing des petits ARN non-codants en l'absence des orthologues de FTSJ1. Une analyse par northern blot a détecté l'accumulation de fragments d'ARNt spécifiques (tRF) dérivés de tRNAPhe (une cible majeure des enzymes en question). Aujourd'hui, nous examinons le potentiel de biomarqueurs de ces tRF et testons leurs conservation dans les lignées cellulaires de patients souffrants de DI. Enfin, nous avons utilisé le RiboMethSeq pour évaluer tout changement dans les profils Nm de la population d'ARNm dans le contexte mutant FTSJ1. Les résultats de ces études fournissent des informations supplémentaires sur les voies moléculaires qui régissent la pathogenèse DI dépendante de FTSJ1.

2’-O-methylation (Nm) can affect RNAs in multiple ways and Nm-modifying enzymes are highly conserved and their dysfunctions are often linked to the development of cancers and brain diseases. An excellent example is the human FTSJ1 - a tRNA Nm-methyltransferase (Nm-MTase) that is conserved in yeast and is associated with Intellectual Disability (ID) in humans and mice. During my PhD work, I contributed on extending the evolutionary portfolio of this enzyme by demonstrating the molecular function of its predicted Drosophila homologs (Trm7_32 and Trm7_34) by using the cutting edge RiboMethSeq technique and the more classical MALDI-TOF. I also unraveled novel tRNA and even potential mRNA targets of human FTSJ1 in cell lines derived from ID patients’ blood carrying various mutations in FTSJ1. A small RNAseq analysis revealed a deregulation of the miRNAs population in FTSJ1 loss of function mutant cells, while in flies, our genetic sensors showed dysfunctional piRNA and Ago2-dependent miRNA silencing pathways when lacking the FTSJ1 orthologs. Northern blot analysis detected the accumulation of specific tRNA fragments (tRFs) derived from tRNAPhe (a major target of the enzymes). Today, we are considering the biomarker potential of these tRFs and testing their conservation in the ID patients’ cell lines. Finally, we used RiboMethseq to evaluate any changes in the Nm-profiles of the mRNA population in FTSJ1 mutant context, thus, opening new possibilities for biological significance of this enzyme. The results from these studies provide further insights in the molecular pathways that govern FTSJ1-dependent ID pathogenesis.