Caractérisation de complexes d’initiation de la traduction dans les mitochondries de plantes

Characterization of plant mitochondrial translation initiation complexes

• Auteur / Autrice : Vasileios Skaltsogiannis
• Direction : Philippe Giegé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 15/11/2024
• 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 : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Hakim Mireau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Smirnov
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zofia Chrzanowska-Lightowlers, Eva Kummer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traduction génétique

Ribosomes mitochondriaux

Mitochondries végétales

Mots clés libres

Mitoribosome

Traduction

Maturation

Initiation

Modifications

Mitoribosome

Translation

Maturation

Initiation

Modifications

Assembly

Résumé

Les mitochondries sont essentielles à la fitness des cellules car elles fournissent l’énergie chimique aux cellules et sont impliquées dans la régulation de l’apoptose et du processus de vieillissement. Elles possèdent leur propre machinerie d’expression génétique spécialisée et sont donc considérées comme des organites semi-autonomes. Les ribosomes mitochondriaux (mitoribosomes) dirigent la dernière étape de l'expression des gènes en décodant les ARNm mitochondriaux pour produire un nombre très limité de protéines codées par les mitochondries. Cependant, les premières étapes de la traduction mitochondriale chez les plantes restent très méconnues. La manière dont les mitoribosomes sont assemblés pour devenir compétent pour la traduction et comment les ARNm sont recrutés pour initier la traduction restent des questions ouvertes. Nous avons utilisé des approches biochimiques et de marquage de proximité pour explorer l'interactome des complexes d'initiation de la traduction et ainsi identifier la fonction d’activateurs de traduction spécifiques aux plantes. De plus, nous avons utilisé la cryomicroscopie électronique pour obtenir une caractérisation structurale à haute résolution du mitoribosome végétal, dans ses états de traduction et de maturation. De plus, nous avons identifié l’ensemble complet des modifications de l’ARN ribosomal, que nous avons confirmées par séquençage de type nanopore. Nos résultats fournissent des informations moléculaires et mécanistiques sur les premières étapes de la traduction dans les mitochondries de plantes.

Mitochondria are essential for cellular fitness as they provide the chemical energy to the cells, as well as they are involved in the regulation of apoptosis and the process of ageing. They possess their own, specialized gene expression machinery and thus they are considered semi-autonomous organelles. Mitochondrial ribosomes (mitoribosomes), direct the last step of gene expression by decoding mitochondrial mRNAs to produce only a handful of mitochondria-encoded proteins. However, the first steps of mitochondrial translation in plants remain elusive. How mitoribosomes reach a translation-ready state and how they are delivered to mRNAs to initiate translation, are still open questions. Here we use biochemical and proximity labeling approaches to explore the interactome of translation initiation complexes and pinpoint the action of plant-specific translation activators. Moreover, we use cryo-electron microscopy to provide a high-resolution structural characterization of the plant mitoribosome, in translating and maturation states. Additionally, we identify the comprehensive set of ribosomal RNA modifications that we confirmed by nanopore sequencing. Our findings provide molecular and mechanistic insights into the first steps of translation in plant mitochondria.