Analyse moléculaire de l'initiation de la traduction mitochondriale chez les plantes

Molecular analysis of translation initiation in plant mitochondria

• Auteur / Autrice : Quentin Saint Marc
• Direction : Hakim Mireau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Pôle Génomes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Mitochondrie

Traduction des ARNm

Mitoribosome

Biochimie des complexes protéines-ARN

Mitoribosome

Protein-RNA biochemistry

Mitochondria

MRNA translation initiation

Résumé

Ce projet multidisciplinaire porte sur l'analyse mécanistique de processus spécifiques liés à la traduction mitochondriale chez les plantes, en particulier ceux concernant l'étape d'initiation. En raison de leur origine bactérienne, les mitochondries ont un petit génome codant une trentaine de protéines essentielles qui sont traduites au sein de l'organite selon des processus qui diffèrent de la traduction bactérienne à plusieurs égards. Ce projet vise à mieux comprendre comment les sites d'initiation de la traduction sont identifiés sur les ARN messagers mitochondriaux. En d'autres termes, comment les mitoribosomes sont recrutés et guidés vers les codons d'initiation de la traduction en l'absence de séquences de recrutement des ribosomes telles qu'on les trouve dans les régions 5' des ARN messagers bactériens. Le projet se concentrera sur un ensemble de 4 protéines à répétitions pentatricopeptides (PPR) agissant par paires et qui se sont avérées être essentielles pour la traduction d'un ARNm mitochondrial spécifique pour chaque paire. En particulier, nous chercherons à identifier les sites de liaison de ces protéines sur l'ARN messager dont elles activent la traduction ainsi que leurs partenaires protéiques in vivo par des approches biochimiques de pointes. De plus, la modification des sites de liaison à l'ARN identifiés sera effectuée à l'aide de la technologie MitoTALEN afin de valider génétiquement la nécessité pour les protéines PPR de s'associer à ces sites in vivo pour activer la traduction des ARNm mitochondriaux correspondants. Les résultats obtenus au cours de ce projet permettront de mieux comprendre la diversité et l'évolution des mécanismes traductionnels chez les eucaryotes.

This multidisciplinary project focuses on the mechanistic analysis of processes specific to mitochondrial translation in plants, particularly those related to the initiation step. Because of their bacterial origin, mitochondria have a small genome encoding about thirty essential proteins that are translated within the organelle following processes that differ from bacterial translation in several ways. This project aims to better understand how translational initiation sites are identified on mitochondrial messenger RNAs. In other words, how mitoribosomes are recruited and guided towards translational initiation codons in the absence of ribosome recruitment sequences as found in the 5' leader regions of bacterial messenger RNAs. The project will focus on a set of 4 pentatricopeptide repeat (PPR) proteins acting by pairs and which have been shown to be essential for the translation of one specific mitochondrial mRNA for each PPR protein pair. In particular, we will seek to identify the binding sites of these proteins on the messenger RNA whose translation they activate as well as their protein partners in vivo via advanced and complementary biochemical approaches. In addition, modification of the identified RNA binding sites will be done using the MitoTALEN technology to genetically validate the necessity of the translational PPR proteins to associate with these sites in vivo to activate the translation of corresponding mitochondrial mRNAs. The results obtained in the course of this project will help to better understand the diversity and the evolution of translational mechanisms in eukaryotes.