Projet ANR-11-JSV8-0004 – RNPgenesis : Structure et fonction des facteurs d’assemblage de complexes ribonucléoprotéiques impliqués dans les pathologies humaines.
Programme : JCJC - SVSE 8 - Biochime, biologie moléculaire et structurale (JCJC SVSE 8)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Nicolas LEULLIOT (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS A)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 270000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 39 mois
Résumé : Étude de l’assemblage des complexes moléculaires liés aux pathologies humainesCe projet vise à comprendre comment les gros complexes moléculaires composés de protéines et d’ARN sont assemblés dans la cellule, et comment les pathologies humaines sont liées à ce processus.
Comprendre et soigner les pathologies humaines liées aux défauts de biogenèse des complexes moléculairesLes complexes moléculaires sont des acteurs essentiels de la vie cellulaire, et les mutations dans les protéines humaines impliquées dans la biogenèse ou la dérégulation de ces complexes sont souvent associées à une maladie génétique et au cancer. Ce projet aborde l’étude de facteurs d'assemblage de différents complexes impliqués dans des pathologies humaines, telles que le ribosome, la télomérase, et les snoRNPs. La télomérase est activée dans 80% des cancers, et c'est son activité est nécessaire pour augmenter la durée de vie réplicative des cellules cancéreuses. Les facteurs impliqués dans la biogenèse de la télomérase représentent des cibles attractives pour inhiber sa fonction. Des mutations dans des protéines impliquées dans la biogenèse des ribosomes ont été reconnues comme une cause de majeur de maladies génétiques rares telles que l'anémie de Blackfan-Diamond, le syndrome de Shwachman-Diamond, la dyskératose congénitale, une hypoplasie des cartilages et des cheveux, le syndrome de Treacher-Collins et le syndrome 5q-. La voie p53 de surveillance est également activée par un dérégulation  de la biogenèse des ribosomes, ce qui indique que des perturbations du contrôle de la traduction peuvent conduire à une prédisposition au cancer. Les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre le fonctionnement des facteurs d’assemblages et quels  sont les effets des mutations trouvés dans les pathologies humaines. A terme, la compréhension de ces phénomènes à l’échelle moléculaire pourra permettre de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Étude structurale des facteurs d’assemblagesNotre objectif est de contribuer à la compréhension de la biogenèse des complexes moléculaires en utilisant la biologie structurale pour déterminer la structure des protéines impliquées dans l’assemblage de ces complexes. Sur la base de nos résultats préliminaires, nous avons ciblé plusieurs aspects différents de la maturation des particules ribonucleoproteique (RNP) pour lesquels des études structurales peuvent être envisagées. Le projet mettra l'accent sur les complexes protéiques qui sont soit de petits complexes autonomes qui sont recrutés en bloc par la RNP, soit des complexes qui se forment à l’intérieur des RNP lors de l’assemblage de ceux-ci. Nous aborderons aussi complexes protéines/ARN, lorsque le site de liaison à l’ARN est connu. Les structures déterminées conduiront à des hypothèses fonctionnelles qui seront ensuite testés in vivo dans le système modèle de la levure.
Résumé de la soumission : Les ribonucleoprotéines (RNP) sont des complexes composés de protéines et de molécules d'ARN qui jouent un rôle crucial dans la cellule. Ces RNP sont impliquées dans un large éventail de fonctions cellulaires et biochimiques, de la maturation des différentes classes d'ARN à la synthèse des protéines, et font partie des machines moléculaires les plus complexes. Notre intérêt est de comprendre comment ces machines moléculaires sont assemblées et régulées dans la cellule. Chez les eucaryotes, le ribosome ne peut s’assembler spontanément et sa biosynthèse nécessite l'action coordonnée de plus de 200 protéines non-ribosomiques qui est initiée dans un compartiment spécialisé appelé le nucléole et se termine dans le cytoplasme, lors d’un processus extrêmement régulé dans le temps et l'espace. Même les RNP "simples" comme les snoRNP (Small Nucleolar RNPs), composées de quatre protéines et d’un ARN, subissent un processus de maturation complexe. La fonction précise de ces RNP est souvent indispensable, et toute dérégulation conduit généralement  à des conséquences dramatiques pour la survie cellulaire. Notre projet aborde l’étude de facteurs d'assemblage de différentes RNP impliquées dans des pathologies humaines, telles que le ribosome, la télomérase et les snoRNP. Certaines mutations dans les protéines impliquées dans la biogenèse des ribosomes ont été reconnues comme une cause majeure de maladies génétiques rares telles que l'anémie de Blackfan-Diamond, le syndrome de Shwachman-Diamond, la dyskératose congénitale, l’hypoplasie des cartilages et des cheveux, le syndrome de Treacher-Collins et le syndrome 5q-. La voie surveillance p53 est également activée par une dérégulation de la biogenèse des ribosomes, indiquant ainsi que des perturbations du contrôle de la traduction peuvent conduire à une prédisposition au cancer. D’autre part, la télomérase est activée dans 80% des cancers, et son activité est nécessaire pour augmenter la durée de vie réplicative des cellules cancéreuses. Les facteurs impliqués dans la biogenèse de la télomérase représentent donc des cibles attractives pour inhiber sa fonction.Bien qu'un grand nombre de facteurs ait été identifié dans la régulation et la biogenèse des différentes RNP, la fonction précise de la majorité de ces protéines reste élusive. La détermination de la structure de ces RNP est difficile en raison de leur complexité inhérente : ces systèmes sont intrinsèquement dynamiques, tant dans leur conformation spatiale que dans leur composition, ce qui rend leur production,  purification et cristallisation difficiles. Notre objectif est de contribuer à la compréhension de la biogenèse des RNP en utilisant la biologie structurale pour déterminer la structure des protéines impliquées dans ce processus. Sur la base de nos résultats préliminaires, nous avons ciblé différents aspects de la maturation des RNP pour lesquels des études structurales peuvent être envisagées. Le projet mettra l'accent sur les complexes protéiques qui sont soit de petits complexes autonomes (recrutés en bloc par la RNP), soit des complexes qui se forment à l’intérieur des RNP lors de l’assemblage de celles-ci. Nous aborderons aussi l’étude de différents complexes protéines/ARN, lorsque le site de liaison à l’ARN est connu. Les structures déterminées fourniront des hypothèses fonctionnelles qui seront ensuite testées in vivo dans le système modèle de la levure.
Résultats : La structure d’un complexe protéine-protéine par cristallographie aux rayons X a pu être résolu dès le début du projet. Ceci  nous a permis de comprendre pour la première fois le fonctionnement d’une protéine importante dans le processus de biogenèse des complexes moléculaire. D’autres complexes ont pu être reconstitué et leur analyse est en cours.
Perspectives : L’étude structurale et fonctionnelle pourra nous permettre d’envisager la conception d’inhibiteurs qui pourront interférer avec une étape particulière de la biogenèse d’un complexe moléculaire, qui pourrait avoir des applications thérapeutiques.
Publications et brevets : Deux articles sont en préparation.