Projet ANR-13-BSV6-0005 – memRNase : Localisation membranaire de la RNase E : rôle dans la maturation, la surveillance et la dégradation des ARNm
Programme : Blanc - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique (Blanc SVSE 6) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Agamemnon CARPOUSIS (Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires)
Partenaires : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés; Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires; Mathématiques et Informatique Appliquées Toulouse
Montant : 392808.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : La RNase E, enzyme essentielle chez Escherichia coli, joue un rôle central dans le métabolisme des ARNs. Elle exerce ses fonctions au sein d'un gros complexe macromoléculaire appelé dégradosome d'ARN. En 2008, le groupe d'A.J. Carpousis (coordinateur) a publié des travaux démontrant que la RNase E est localisée à la périphérie de la cellule et est liée à la membrane cytoplasmique interne via une "Membrane Targeting Sequence" (MTS). La localisation de la RNase E est nécessaire à une croissance cellulaire normale. La croissance ralentie de la souche rne-delta-MTS suggère une altération de l'activité de la RNase E dans la cellule, qui pourrait impliquer l'accessibilité à ses substrats ou des interactions avec d'autres machineries liées à la membrane. Le but de notre projet est d'explorer le rôle physiologique de la localisation de la RNase E à la membrane cytoplasmique. 
Durant la dernière décennie, l'utilisation de la microscopie à fluorescence pour localiser les machineries bactériennes impliquées dans la transcription, la traduction, la maturation et la dégradation des ARNs a remis en question le dogme selon lequel ces processus se dérouleraient dans une "soupe" aqueuse de macromolécules diffusant librement. En dépit de l'absence de compartiments/organelles internes, les différentes machineries sont séparées dans l'espace intracellulaire bactérien. L'ARN polymérase est associée au nucléoïde au centre de la cellule, les polyribosomes qui diffusent librement sont localisés dans l'espace cytoplasmique entre le nucléoïde et la membrane interne, et les acteurs majeurs de la maturation et de la dégradation des ARNs sont retrouvés au niveau de la membrane interne. 
Les corollaires à la séparation spatiale des machineries de transcription et dégradation sont que la dégradation de l'ARN serait initiée au niveau de la membrane interne et que les étapes clés de la maturation des ARNs de transfert et ribosomiques se dérouleraient également à ce niveau. Notre hypothèse de travail est que la localisation de la RNase E à la membrane limite ses interactions destructives avec les ARNs fonctionnels. Nous nous focaliserons principalement sur l'influence de la localisation membranaire de la RNase E et sur l'action des ARNs régulateurs non codants, mais ce travail renforcera également notre compréhension de la maturation et de la" surveillance" des ARNs. 
Des approches systématiques seront utilisées pour décrypter les fonctions régulatrices globales de la RNase E dans le profil d'expression génomique, dans la stabilité de chaque transcrit cellulaire, et dans les évènements de maturation au niveau du transcriptome entier. Notre stratégie consistera en la production de données avec une résolution à l'échelle du nucléotide. Les cibles directes de la RNase E localisée à la membrane ou déplacée dans la cytoplasme seront cartographiées. La comparaison de ces deux banques de données fournira des informations quant à l'accessibilité des substrats selon la localisation intracellulaire de la RNase E. La souche rne-delta-MTS sera caractérisée au niveau moléculaire. Le rôle physiologique de la localisation de la RNase E sera étudié par une approche génétique classique consistant à rechercher des suppresseurs du défaut de croissance de la souche rne-delta-MTS. Ce travail aura un impact majeur sur notre compréhension de l'organisation spatiale de la cellule bactérienne en terme de maturation, surveillance et maturation des ARNs.
L'expertise complémentaire de chaque partenaire est essentielle à l'aboutissement du projet. Le partenaire 1, l'équipe d'A.J. Carpousis, possède une grande expérience dans le domaine de la dégradation des ARNm bactériens et fût à l'origine de la découverte. Le partenaire 2, l'équipe de M. Cocaign-Bousquet, a une grande expertise dans les approches systématiques permettant de décrypter la physiologie et le métabolisme bactériens. Le partenaire 3, l'équipe de C. Gaspin, est fort de son expertise en études bioinformatiques dans le domaine des ARNs.