Projet ANR-13-BSV8-0005 – Elongator : Activité, organisation et fonction du facteur « Elongator »
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Bertrand Séraphin (Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire)
Partenaires : Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
Montant : 220000.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 42 mois
Résumé : Le complexe eucaryote Elongator, originellement identifié comme partenaire de la polymérase II de Saccharomyces cerevisiae, est constitué de 6 sous-unités fortement conservées. La présence dans sa sous-unité Elp3 d'un domaine similaire aux histone acetyltranferases a conduit à des expériences suggérant un rôle d'Elongator dans l’acétylation des histones. Depuis, Elongator a été impliqué dans de nombreux processus comme la déméthylation de l’ADN, l’acétylation de la tubuline, l’exocytose, la modification d’ARNt, la réparation de l’ADN… L’intérêt pour Elongator a été renforcé par le fait que des mutations de certaines de ses sous-unités génèrent des maladies humaines. Ainsi, des mutations réduisant l’expression d’Elp1 sont responsables d'un syndrome rare affectant la survie de neurones des systèmes autonome et sensoriel, tandis que des variants des homologues humains d’Elp3 et Elp4 contribuent à d'autres maladies du système nerveux. En accord avec ces observations, des souris mutantes ont démontré que l’inactivation de Elp1/IKBKAP est mortelle tandis que son expression réduite engendre une neuropathie. La compréhension de la fonction moléculaire d'Elongator permettra d’accroître nos connaissances et d’élucider les bases de ces pathologies.
La variété de mécanismes dans lesquels Elongator a été impliqué rend la recherche de son activité biochimique particulièrement ardue. Des indices importants ont été fournis par l’observation que, chez S. cerevisiae et S. pombe, la surexpression d’ARNt spécifiques supprime les différents phénotypes découlant de l’inactivation d'Elongator. 
Suite au développement de la technologie TAP, notre groupe a initié il y a quelques années une étude structurale de l'organisation d'Elongator en collaboration avec une équipe de l’EMBL. Ceci permis récemment la résolution de la structure cristalline d'un sous-complexe Elongator contenant Elp6 complet avec Elp4 et Elp5 tronqués. Ces résultats ont révélé inopinément qu'Elp4-Elp5-Elp6 forme une structure en anneau similaire aux hélicases hexamériques. Ces résultats nous ont incités à examiner les activités possibles d'Elongator dans le métabolisme des acides nucléiques. Nous avons observé une association régulée par l’hydrolyse de nucléotide d'Elongator avec des ARNt, renforçant le lien entre Elongator et les modifications d’ARNt. Des données non publiées de notre groupe confortent cette connexion.
De façon intrigante, malgré les efforts de nombreuses équipes depuis des années, plusieurs questions clé liées à Elongator restent non résolues. Ceci inclut la définition de l'organisation d'Elongator; la caractérisation de sa fonction biochimique, particulièrement de son rôle possible dans la catalyse de modifications d’ARNt; d’arriver à trancher si les divers phénotypes de mutants d’Elongator résultent indirectement de l’absence de modification d’ARNt ou du fait de l’implication d’Elongator dans plusieurs voies indépendantes; et de comprendre comment la réduction de l’activité d’Elongator contribue aux maladies humaines. Étant donné l'intérêt général et médical d'Elongator, nous proposons d'examiner ces questions. En collaboration avec le groupe de Christtoph Müller à EMBL, le projet initié par notre étude structurale d’Elp4-Elp5-Elp6 sera étendu pour permettre la compréhension de l’organisation d’Elongator. Notre groupe fera des efforts importants pour définir la fonction biochimique d'Elongator dans la modification des ARNt. Des études phylogénétiques et des approches de biologie synthétiques seront aussi implémentées pour définir la fonction conservée d'Elongator et de ses homologues. Ces expériences chercheront aussi à différencier les conséquences indirectes de l’inactivation d’Elongator de sa fonction cellulaire propre. Des tests moléculaires de l'activité Elongator seront aussi développés. Ils permettront de tester les conséquences d’une expression réduite d’Elongator dans des cellules de mammifères, fournissant éventuellement une base aux pathologies associées.