Métabolisme de l'ARN chez les archées : dialogue entre l'hélicase à ARN ASH-Ski2, l'exoribonucléase 5'- 3' aRNase J et l'exosome 3'- 5' à ARN, à proximité du ribosome

RNA metabolism in Archaea Dialogue between the ASH-Ski2 RNA helicase, the 5’-3’ exoribonuclease aRNase J and the RNA exosome at the vinicity of the ribosome

• Auteur / Autrice : Manon Batista
• Direction : Béatrice Clouet d'Orval, Valérie Guillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et fonctionnelle
• Date : Soutenance le 02/10/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de microbiologie et de génétique moléculaires (Toulouse ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cultures cellulaires

Protéines recombinées

Archéobactéries

Mots clés libres

Archées

Métabolisme de l'ARN

Hélicase

Exoribonucléase

Archaea

RNA metabolism

Helicase

Exoribonuclease

Résumé

La compréhension du métabolisme de l'ARN, c'est-à-dire tout événement du cycle de la vie des molécules d'ARN, de leur synthèse à leur dégradation, est fondamentale. Ces mécanismes permettent aux cellules de s'adapter rapidement à un environnement variable. Bien que de nombreuses voies de régulation aient été établies chez les eucaryotes et les bactéries, ces processus ont été peu examinés chez les archées. Malgré les informations fragmentaires disponibles sur les protéines qui assurent la maturation et la dégradation des ARN, de nombreuses questions demeurent en suspens et les voies métaboliques de l'ARN dans les cellules d'archées restent, pour la plupart, à découvrir. Les archées sont considérées comme formant un domaine du vivant singulier, distinct des eucaryotes et des bactéries, qui est désormais considéré comme constituant des modèles d'une importance universelle pour l'étude des mécanismes moléculaires conservés. L'équipe d'accueil ''RNA biology of Archaea'' développe un domaine de recherche innovant pour identifier les machines moléculaires et les enzymes impliquées dans le métabolisme de l'ARN chez les Archées. Ainsi les ribonucléases (RNases) de type ß-CASP ont été identifiées comme des enzymes ubiquitaires chez les Archées. Dans ce contexte le travail de thèse a consisté (i) à répertorier les familles de RNases (structures et fonction) connues chez les Archées pour la rédaction d'une revue (Clouet-d'Orval et al 2018) et (ii) à identifier et caractériser les partenaires protéiques de l'exoRNase 5'-3' de la famille ß-CASP, aRNase J, chez les Thermococcales. Les résultats obtenus, par des approches de protéomiques, biochimiques et enzymatiques, montrent que la aRNase J est engagée spécifiquement avec l'hélicase ASH-Ski2 et l'exosome à ARN à proximité du ribosome (résultats publiés : Phung et al NAR 2020) et que le partenaire ASH-Ski2 est une hélicase à ARN, avec une polarité 3'- 5' dont l'activité prépondérante est l'assemblage de brins (annealing) (rédaction en cours : Batista et al, en préparation). L'ensemble des données obtenues qui sont confortées par des approches phylogénomiques, offrent de nouvelles perspectives quant à l'identification de nouvelles machineries moléculaires impliquées dans le métabolisme de l'ARN chez les Archées.

A deep understanding of RNA metabolism, which includes any event in the life cycle of RNA molecules, such as their synthesis, folding/unfolding, modification, processing and degradation, is critical. The continuous breakdown and synthesis of mRNAs allow cells to rapidly adapt to changing environment. RNA biology became an important and fast-evolving field at the center of post-transcriptional regulation of gene expression. Although numerous regulation pathways have been established in Eukarya and Bacteria, these processes have been hardly examined in Archaea. Despite fragmented information gathered on the proteins that maturate and degrade RNAs within archaeal cells, many open questions remain and RNA pathways in Archaea are, for the most part, still a mystery. Archaea are considered to form a separate domain of life, distinct from Eukarya and Bacteria. In-depth phylogenomic studies give strong evidences that Eukarya and Archaea are sister groups with closely related genetic information systems (translation, transcription, replication, DNA recombination and reparation). Archaea are now viewed as models with universal importance to study the molecular mechanisms that are conserved between Eukarya and Archaea. The ''RNA biology of Archaea'' group has developed an innovative area of research to identify RNA processing machineries in Archaea. In this context, the thesis work consisted (i) in listing the RNase families (structure and function) known in the Archaea for the writing of a review (Clouet-d'Orval et al 2018) and (ii) in identifying and characterizing the protein partners of exoRNase 5'-3' of the family ß-CASP, aRNase J, in Thermococcales. The results obtained, using proteomic, biochemical and enzymatic approaches, show that aRNase J is specifically engaged with the ASH-Ski2 helicase and the RNA exosome in the vinicity of the ribosome (published results: Phung et al NAR 2020) and that the ASH-Ski2 partner is an RNA helicase, with a 3'-5' polarity, whose predominant activity is strand assembly (annealing) (writing in progress: Batista et al, in preparation). All the data obtained, which are supported by phylogenomic approaches, offer new prospects for the identification of new molecular machinery involved in RNA metabolism in Archaea.