Identification du facteur catalytique du processus d’édition des ARN des organites chez les plantes, Identification of the RNA editing enzyme in plant organelles

Véronique Salone

Description

Sous la direction de Claire Lurin, Ian Small
Thèse soutenue le 18 juillet 2008: Evry-Val d'Essonne, UWA Australie
Chez les plantes, l’édition des ARN dans les organites conduit principalement à des conversions de cytidines en uraciles. Des protéines de la famille PPR (pentatricopeptide repeat) sont impliquées dans ce processus. Mon travail a permis de montrer que le domaine DYW présent chez certaines protéines PPR présente des homologies avec le site catalytique de cytidines désaminases et que sa distribution phylogénétique corrèle avec celle de l’édition dans la lignée verte. Par ailleurs, chez A. thaliana, l’analyse de mutants affectés dans l’expression du gène AtDYW1, codant une protéine uniquement constituée du domaine DYW et d’un peptide signal pour les organites, a révélé l’existence de plantules au développement très affecté et pour lesquelles plusieurs défauts d’édition dans des ARNm chloroplastiques ont pu être caractérisés. Pris ensemble, ces éléments suggèrent que le domaine DYW ou la protéine AtDYW1 pourraient être l’enzyme centrale catalysant les réactions d’édition.
-Domaine DYW
RNA editing in plants organelle transcripts is a proccess leading to specific post-transcriptional pyrimidine interconversions (mainly C-to-U). Recently a few pentratricopeptide repeat (PPR) proteins were described to be essential in this process. During my PhD, I found that the DYW domain of PPR proteins show similarities with the active site of cytidine deaminases, and that the phylogenetic distribution of this domain is strictly correlated with RNA editing in green plants. In addition, in A. thaliana, the AtDYW1 gene encodes a protein made of a targeting signal to the organelles and a DYW domain. Mutant lines in which this gene has been targeted for knock-down exhibit strongly altered development. In the affected seedlings, AtDYW1 gene expression is specifically decreased, and several editing defects in plastids transcripts were characterized.Taken together, these data support the hypothesis that the DYW domain and the AtDYW1 protein may be the central enzyme in the RNA editing.
Source: http://www.theses.fr/2008EVRY0010/document

Informations

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Extrait

Université d’Evry Val d’Essonne University of Western Australia






Ecole doctorale : « Des génomes aux organismes School of Biomedical, Biomolecular
and Chemical Sciences


THESE EN COTUTELLE

présentée pour l’obtention du grade de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITE D’EVRY VAL D’ESSONNE

et le grade de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE WESTERN AUSTRALIA

Spécialité : Biologie cellulaire et moléculaire



IDENTIFICATION DU FACTEUR CATALYTIQUE DU PROCESSUS
D’EDITION DES ARN DES ORGANITES CHEZ LES PLANTES



Présentée par

Véronique SALONE



Soutenance publique prévue le 18 juillet 2008


Composition du jury

QUETIER Francis Directeur de l’école doctorale et représentant de l’Université d’Evry Val d’Essonne
LURIN Claire Directeur de thèse
SMALL Ian Directeur de thèse et représentant de l’Université de Western Australia

DUJARDIN Geneviève Rapporteur
GUALBERTO José-Manuel Rap
SCHMITZ-LINNEWEBER Rapporteur
















« C’était impossible. Ils ne le savaient pas. Ils l’ont fait. »

J. Cocteau



Remerciements


Je suis très reconnaissante envers mes directeurs de thèse Claire Lurin et Ian Small pour m’avoir confié
ce projet de doctorat et m’avoir permis de le mener à bien.

Je remercie Michel Caboche pour son accueil à l’URGV ainsi que, Volker Knoop, Charles Bond et
Geneviève Dujardin pour leur collaboration.

Je tiens à remercier également l’ensemble des membres du jury d’avoir accepter de juger ce travail, ainsi
que les membres de mon comité de thèse pour leurs conseils avisés.

Je remercie les organismes qui ont participé au financement de mon doctorat : le CNRS, l’INRA, la
FRM, l’université d’Orsay et l’université de UWA.

Merci à tous mes collègues d’Evry et Perth qui ont œuvré au bon déroulement des expérimentations, en
particulier Laure Heurtevin, Jean Colcombet, Etienne Delannoy, Cathie Colas des Francs-Small, Anne-
Laure Chateigner-Boutin, Will Stanley, Andéol Falcon de Longevialle et José Gualberto…

….mais aussi un petit clin d’oeil à Jessica Maciel, Sabine Genet, Jenny Gillett, Jude Moyle, Daniel
Wipf, Delphine Jublot, Elodie Piednoir, Kristen Feher, Kristina Kühn et Etienne Meyer…

….et une grande mention toute spéciale à Bénédicte Sturbois, Karoline Eifler, et Anne Bersoult …

Enfin je tiens sincèrement à remercier les personnes qui m’ont soutenu dans cette aventure et toutes les
autres…. Je pense tout particulièrement à mes parents, Michel, Yann, Hélène, Timothée et Pauline; et
mes amis Théodora, Xavier, Renaud, Arnold, les zap’l’d’air, les petits et grands du CJNA…

Merci aussi à tous ceux que je n’ai pas nommé mais qui se reconnaîtront….

Sommaire

Sommaire

Principales abréviations utilisées : ......................................................................................... 7 
Introduction ........................................................................................................ 9 
Partie 1 : ....................................................................................................... 10 
L’EDITION DES ARN ................................................................................ 10 
I. Généralités ..................................................................... 10 
I.1 Définition ........................................................................................ 10 
I.2 Différentes espèces ; différents processus ...................................... 11 
II L’édition par insertion ou délétion de nucléotides : Exemple chez les trypanosomes . 12 
II.1 Généralités ..................................................................................... 12 
II.2 Le clivage par une endonucléase ........................................................................... 13 
II.3 La délétion d’uridines par une exonucléase .......................................................... 13 
II.4 L’ajoût d’uridines par une TUTase (pour Terminal RNA UridylylTransferase) .. 14 
II.5 La ligation .............................................................................................................. 14 
II.6 Rôle d’une Hélicase ....................................................................... 15 
II.7 Autres protéines du complexe 20S éditosome ....................................................... 15 
II.8 Autres protéines et complexes impliqués dans l’édition .........................16 
II.9 Conclusion ..................................................................................... 17 
III L’édition des ARN messagers nucléaires par conversion de nucléotides ................... 17 
III.1 L’édition C-en-U du transcrit de l’apolipoprotéine B (apoB) chez les vertébrés 18 
III.1.1 Le gène apoB produit, par un processus d’édition C-en-U de son transcrit,
deux protéines différentes ........................................................................................ 18 
6666III.1.2 Spécificité de reconnaissance du nucléotide C à désaminer ......18 
III.1.3 Le complexe d’éditosome ............................................................................. 19 
III.1.4 Pour résumé ................................................................................................... 23 
III.2 L’édition A-en-I des ARNm chez les animaux .................................................... 23 
III.2.1 Généralités ..................................................................................................... 23 
III.2.2 La famille de protéines ADARs .................................................................... 24 
III.2.3 Interaction des protéines ADARs avec leur ARN substrat ........................... 24 
III.2.4 L’activité catalytique des protéines ADARs ................................................. 27 
III.2.5 Rôle in vivo des protéines ADARs ............................................................... 28 
III.2.6 Cas particulier des désaminations A-en-I dans les ARNt ............................. 32 
III.2.7 Bilan général sur les désaminations A-en-I ................................................... 34 
III.3 Histoire évolutive des enzymes d’édition des ARN ............................................. 34 
III.3.1 La superfamille des désaminases zinc-dépendantes ...................................... 34 
III.3.2 Corrélations structure-fonction au sein des désaminases .............................. 35 
IV Le processus d’édition chez les plantes ...................................................................... 36 
IV.1 Généralités (Takenaka et al., 2008) (figure n°20) ................................................ 36 
IV.2 Quel avantage évolutif à l’édition des ARN des organites chez les plantes ? ..... 37 
IV.3 Comment une cytidine spécifique est reconnue dans un transcrit pour être
modifiée ? ..................................................................................................................... 39 
IV.3.1 Une région d’ARN indispensable (dit «cis-élément ») pour la reconnaissance
du site d’édition ................................................................................ 39 
IV.3.2 Existence de signaux plus éloignés (séquences « enhancer ») et effets longue
distance ..................................................................................................................... 40 
IV.3.3 Un facteur agissant en trans dans le processus d’édition ................41 
IV.4 Quelle (s) enzyme(s) sont impliquées dans l’édition chez les plantes ................. 42 
IV.4.1 Est-ce qu’une cytidine-désaminase est impliquée dans l’édition ? .42 
1Sommaire
IV.4.2 Est-ce qu’une transaminase est impliquée dans l’édition ? ........................... 43 
IV.4.3 Est-cee CTP synthase est impliquée dans l’édition ? ......................... 44 
IV.4.4 Quelle(s) autre(s) enzyme(s) pourraient être impliquée(s) dans l’édition ? .. 44 
V Bilan sur l’édition des ARNs ........................................................................................ 45