Projet ANR-15-CE11-0004 – MiGRATe : Caractérisation biochimique et structural des complexes protéiques MnmE/MnmG et GTPBP3/MTO1 impliqués dans la modification redox d’ARNts chez les bactéries et chez l’Homme.
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur djemel hamdane (Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 250813.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 42 mois
Résumé : Les modifications post-transcriptionnelles des nucléotides dans l'A.R.N. jouent des rôles intégraux dans le contrôle cellulaire d'informations biologiques codées par l'ADN. Les modifications chimiques d'A.R.N. recouvrent les trois domaines phylogénétiques (Archaea, des Bactéries et Eukaryotes) et sont retrouvées dans tous les types d'A.R.N., y compris l'A.R.N messager, l'A.R.N de transfert (ARNt), l'A.R.N. ribosomique (rRNA), les petits A.R.N. nucléaires (snRNA) et les microA.R.N. (miRNA). Ces modifications ainsi que leur position dans l’ARN sont conservés à travers l’évolution soulignant leur importance physiologique. Parmi les ARNs, les ARNts sont les plus modifiés. Environ 15 %-25 % des nucléosides des ARNt contiennent des modifications. Bien que non entièrement comprises, il a été proposé que ces modifications servent des buts divers : (1) la discrimination des ARNt (par exemple, l'initiateur ARNt-Met est distingué de l'elongateur par ribosylation du A64); (2) la fidélité de la traduction, où l'absence de modification à la position 34 cause des erreurs de lecture parce que la base modifiée limite ou étend la capacité d'interaction codon-anticodon par l'union de base; et (3) la stabilité l’ARNt et le contrôle qualité de la macromolécule. Jusqu'à présent plus de cent types différents de modifications ont été rapportées et plus seront découvertes certainement grâce aux nouvelles technologies de séquençage d'A.R.N. La diversité chimique de ces "nouveau nucléotides" est stupéfiante et déconcertante puisqu'aucune autre macromolécule biologique n'est soumise à une telle énorme transformation biochimique. Des mécanismes spectaculaires ont récemment été découverts et une chimie sans précédent a été observée. En plus de la chimie, la découverte que la catalyse de modifications d'A.R.N. compliquées peut être orchestrée par des édifices complexes avec la participation de plusieurs protéines rend l’étude de l’enzymologie de l’A.R.N. plus attirante et stimulante du point de vue biophysique et structural. C'est le cas de l’hétéro- complexe MnmEG qui catalyse la formation de la 5-carboxymethylaminouridine (cmnm5U ou cmnm5s2U), une modification conservée à travers l’évolution, au niveau de la position 34 de plusieurs ARNt bactériens. Ce type de modification est retrouvée dans les ARNts de la mitochondrie des mammifères par suite de leur origine bactérienne, où le produit final implique l'incorporation de la taurine à la place de la glycine formant 5-taurinomethyluridine. Dans des bactéries, le manque de ces modifications provoque plusieurs phénotypes sévères notamment le retardement de croissance et la perte de virulence tandis que chez l'homme plusieurs syndromes comme le MELAS, le MERRF et d'autres maladies graves sont causées par l'absence de cette modification mitochondriale. De plus, le complexe MnmEG semble avoir un impact négatif sur l’assemblage des cofacteurs Fer/soufre d'une autre importante enzyme de modification. Notre projet à long terme vise à caractériser la relation structure/fonction de deux homologues MnmEG d'E. Coli et son homologue humain, le complexe GTPBP3/MTO1. Pour caractériser les enzymes et interroger leurs modes d'action, nous utiliserons des  approches biochimiques et enzymologiques en association avec des méthodes structurales comme la cristallographie des rayons X, diverses techniques de spectroscopie, des méthodes d’études des cinétiques rapides ainsi que de la synthèse organique à petite échelle. De plus nous examinerons in vitro et in vivo notamment par des méthodes génétiques, le nouveau rôle de MnmEG dans l’assemblage des cofacteurs Fer/soufre de plusieurs enzymes.