Structural insights into the interaction of Nonsense-Mediated mRNA Decay proteins UPF1 and UPF2

• Auteur / Autrice : Marcello Clerici
• Direction : Stephen Cusack
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hélicases

Résonance magnétique nucléaire

Radiocristallographie

Résumé

Le « Nonsense-mediated rnRNA decay » (NMD) est un des mécanismes de contrôle de l'ARNm les mieux caractérisés. Il assure la reconnaissance des transcrits contenant des codons Stop précoces (PTe) et leur dégradation. Les résultats présentés dans cette thèse couvrent deux aspects principaux de l'organisation structurale des protéines UPFI et UPF2 impliquées dans le NMD: l'interaction de UPFI et UPF2 et son influence sur la conformation de UPFI, et l'organisation des trois domaines MIF4G de UPF2, avec un aperçu de leur fonction. Les structures des domaines CH (Cysteine/Histidine-rich)-hélicase de UPFI, en complexe avec la région C-terminale de UPF2, fournissent les premières informations sur l'arrangement relatif des deux domaines de UPFI et sur les bases structurales de l'interaction entre UPFI et UPF2. En présence d'UPF2, le domaine CH de UPFI présente quand à lui une orientation fixe par rapport au domaine hélicase, qui est, lui, maintenu par une interface impliquant des contacts spécifiques avec des résidus conservés. Dans cette orientation, il est très improbable que le domaine CH interfère avec l'activité hélicase. Le domaine MIF4G-I de UPF2 est un domaine MIF4G classique, présentant une forte homologie structurale avec les autres domaines MIF4G connus, malgré cependant une faible identité de séquence. La cartographie de résidus conservés sur la surface exposée au solvant révèle une zone phylogénétiquement conservée de la protéine contenant des résidus probablement engagés dans la fixation à l'ARN et un site de phosphorylation déjà connu.

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) is one of the best-characterized rnRNA control mechanisms, which recognise and mediate the degradation oftranscripts containing premature termination codons (PTCs). The data presented in this thesis covers two main aspects of the structural organisation ofUPFI and UPF2 essential NMD proteins: the UPFI-UPF: interaction and its influence on UPFI conformation, and the organisation of the three UPF2 MIF4G domains with insighl on their function. Structures ofthe combined CH (Cysteine/Histidine-rich) and helicase domains ofUPFI in complex with the C-terminal region ofhuman UPF2 provide the first information on both the relative arrangement of the two UPFI domains and the structural basis for the interaction between UPFI and UPF2. Ln the presence of UPF2 the UPFI CH-domain has a fixed orientation with respect to the helicase domain which is maintained by a small interface involvin¬specifie contacts of conserved residues. Ln this orientation, the CH-domain is unlikely to interfere with the helicase function. UPF2 MIF4G-I is a common MIF4G domain with high structural similarity to other known MIF4G domains, despite low sequence identity. Mapping sequence conservation on the solvent exposed surface reveals a phylogenetically conserved patch of the protein, carrying residues putatively involved in RNA binding and a predicted phosphorylation site.