Décoder le rôle des ARN non codants dans la régulation des gènes du parasite responsable du paludisme

Unravelling the role of noncoding RNA in gene regulation of malaria parasites

• Auteur / Autrice : Stella Quiroz perez
• Direction : Jose-Juan Lopez-rubio, Bruno Pradines
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPHI - Laboratory of Pathogens and Host Immunity

Mots clés

Mots clés libres

Epigenetique

Non-coding RNA

Plasmodium

Régions subtelomeriques

Organisation spatiale du génome

Epigenetics

Non-coding RNA

Plasmodium

Subtelomeric regions

Nuclear organization

Résumé

Plasmodium falciparum, responsable du paludisme sévère, entraîne plus de 600 000 décès annuels. Ce parasite utilise la variation antigénique, impliquant l'échange périodique d'antigènes de surface, pour déjouer le système immunitaire. Les gènes var, codant pour des variantes de l'antigène PfEMP1, orchestrent l'évasion immunitaire en subissant une expression mutuellement exclusive et un basculement périodique. Cependant, les mécanismes régulatoires des gènes var restent inconnus. Notre recherche révèle lncTARE, un ARN long non codant (ARNlnc) provenant des régions subtelomériques, en tant qu'acteur clé dans la régulation des gènes var, explorant son mécanisme d'action et potentiel thérapeutique. Pour étudier sa fonction, nous avons surexprimé lncTARE, observant une dérépression globale des gènes var et confirmant l'implication de lncTARE dans leur régulation. En utilisant CRISPR/Cas9, nous avons réussi à supprimer les régions codant lncTARE de tous les chromosomes. Des essais de panning et la culture prolongée des souches knock-out suggèrent que lncTARE n'est pas impliqué dans l'expression des gènes var, mais indiquent un rôle potentiel dans le basculement de ces gènes. À l'avenir, nous cherchons à explorer le rôle de lncTARE dans l'organisation de la chromatine en utilisant Micro-C, une technique promettant une vue inégalée de l'organisation 3D de l'ADN. Nous avons adapté Micro-C à P. falciparum, validant chaque étape de notre protocole. Notre plan d'ici à la fin du doctorat implique des essais Micro-C pour évaluer l'impact de cet ARNlnc sur l'organisation spatiale des gènes var. Des analyses de séquençage d'ARN révéleront aussi l'implication de lncTARE dans d'autres processus moléculaires/cellulaires.

Plasmodium falciparum, causing severe malaria, claims >600,000 lives annually. This parasite uses antigenic variation, involving the periodic exchange of surface antigens, to outsmart the immune system. Central to this is the var gene family, encoding variants of PfEMP1 antigen and orchestrating immune evasion by undergoing mutually exclusive expression and periodic switching. However, the mechanisms behind var gene regulation remain enigmatic. Our research unveils lncTARE, a long non-coding RNA (lncRNA) expressed from subtelomeric regions, as a key player in var gene regulation, exploring its mechanism of action and therapeutic potential. To study lncTARE function, we overexpressed this lncRNA, and observed a global derepression of var genes, confirming its involvement in var gene regulation. Using CRISPR/Cas9 we also achieved a groundbreaking multi-loci deletion of lncTARE from all chromosome ends. Receptor panning assays with the knock-out parasites suggest lncTARE is not involved in var mutually exclusive expression, while extended cultivation of mutant strains revealed lncTARE is likely involved in var gene switching rate. Moving forward, we seek to explore lncTARE's role in chromatin organization using Micro-C, a technique that promises an unprecedented view of DNA 3D organization. In collaboration with experts, we have adapted Micro-C to P. falciparum and carefully validated each step of our protocol. Our plan for the rest of the PhD involves Micro-C assays on wild type and lncTARE mutant strains, which will assess lncTARE impact on var gene positioning and DNA 3D organization. Moreover, RNA seq experiments will unveil lncTARE involvement in other molecular/cellular processes.