Exploration fonctionnelle de la machinerie d’import des ARN de transfert dans Plasmodium

Functional exploration of the Plasmodium tRNA import machinery

• Auteur / Autrice : Martina Pitolli
• Direction : Magali Frugier, Joëlle Rudinger-Thirion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 22/09/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Architecture et réactivité de l'ARN (Strasbourg ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Giegé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Fonvielle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lluís Ribas de Pouplana, Rachel Cerdan

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN de transfert

Paludisme

Protéines membranaires

Mots clés libres

ARNt

Protéomique

Contrôle de la traduction

Aptamères

TRip

TRNA

Proteomics

Translational control

Aptamers

TRiP

Résumé

Ma thèse s’articule autour de la caractérisation fonctionnelle de la protéine tRip (tRNA import protein), une protéine membranaire, présente à la surface de Plasmodium, le parasite responsable de la malaria. tRip comporte 2 domaines : (i) le domaine N-terminal de type "GST-like" qui en liant des aaRSs permet la formation de deux complexes multisynthétasiques et (ii) le domaine C-terminal de type "EMAPII-like" qui reconnaît spécifiquement les ARNt exogènes et permet leur import dans le parasite. Un parasite tRip-KO n’importe plus les ARNt, il est caractérisé par une synthèse protéique réduite et une multiplication ralentie lors du stade érythrocytaire. Pendant ma thèse, j'ai comparé les protéomes des parasites tRip-KO et sauvage afin de déterminer les conséquences de l'absence de cet import. Cette étude a montré que les protéines dérégulées dans le parasite tRip-KO sont impliquées dans des fonctions diverses. Néanmoins, l’analyse de l’usage des acides aminés montre que les protéines sous-exprimées dans le parasite tRip-KO sont riches en asparagine. Ces observations nous ont conduits à proposer un mécanisme de régulation post-transcriptionnelle de l’expression de gènes impliqués dans la maturation et l’infectivité de Plasmodium. Ce mécanisme serait dépendant de l’import des ARNt hôtes et en particulier de l’ARNtAsn et impliquerait le complexe Ccr4-Not. Comme tRip est présent à la surface du parasite, cette protéine est donc une cible intéressante pour le développement de molécules inhibitrices ou d’un vaccin. Nous avons donc utilisé le domaine C-terminal de tRip comme cible pour sélectionner des aptamères d’ARN capables d’interagir spécifiquement avec tRip et qui pourraient potentiellement soit bloquer l’import des ARNt dans le parasite soit servir de transporteur pour des molécules toxiques. Nous avons également testé la capacité de ce domaine à induire une réponse immunitaire chez la souris et à potentiellement la protéger contre une infection. Ce travail de thèse ouvre ainsi des perspectives ambitieuses tant au niveau de la biologie de ce parasite destructeur qu’à la proposition de solutions thérapeutiques.

My thesis project focuses on the functional characterization of tRip (tRNA import protein), a membrane protein located on the surface of Plasmodium, the parasite responsible for malaria. tRip comprises 2 domains: (i) the N-terminal "GST-like" domain which, by binding aaRSs, enables the formation of two multisynthetase complexes, and (ii) the C-terminal "EMAPII-like" domain which specifically recognizes exogenous tRNAs and enables their import into the parasite. A tRip-KO parasite no longer imports tRNAs, and is characterized by reduced protein synthesis and slower multiplication during the erythrocytic stage. During my thesis, I compared the proteomes of tRip-KO and wild-type parasites to determine the consequences of the absence of this import. This study showed that the proteins deregulated in the tRip-KO parasite are involved in diverse functions. Nevertheless, analysis of amino acid usage shows that proteins underexpressed in the tRip-KO parasite are rich in asparagine. These observations led us to propose a mechanism for post-transcriptional regulation of the expression of genes involved in Plasmodium maturation and infectivity. This mechanism would depend on the import of host tRNAs, particularly tRNAAsn, and would involve the Ccr4-Not complex. Since tRip is present on the parasite surface, this protein is an interesting target for the development of inhibitory molecules or a vaccine. We therefore used the C-terminal domain of tRip as a target to select RNA aptamers capable of interacting specifically with tRip and which could potentially either block the import of tRNAs into the parasite or act as a transporter for toxic molecules. We also tested the ability of this domain to induce an immune response in mice and potentially protect them against infection. This thesis work thus opens up ambitious perspectives both in terms of the biology of this destructive parasite and of proposing therapeutic solutions.