Projet ANR-10-BLAN-1304 – subtilRNA2 : Bacillus subtilis: modèle d'étude alternatif de la maturation et la dégradation de l'ARN
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Microbiologie, immunologie, infectiosité (Blanc SVSE 3)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Ciaran Condon (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 400000.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Études des voies de maturation et de dégradation de l'ARN chez la bactérie modèle à Gram positif Bacillus subtils.Le contrôle de la demie-vie d'un ARN messager est un moyen très important, souvent sous-estimé, qu’utilise la cellule pour réguler l'expression d'un gène. Si les processus de maturation et de dégradation de l'ARNm chez Escherichia coli sont bien compris à l’heure actuelle, tel n’est pas encore le cas chez B. subtilis. Ce projet cherche à amener nos connaissances sur ces processus chez B. subtilis à l'hauteur de ceux d'E. coli.
Identification et caractérisation de nouvelles RNases chez B. subtilis: les enzymes, les substrats et leurs structures.Ce projet se focalise sur quatre grands axes de recherche (i) l'identification de nouvelles ribonucléases chez B. subtilis (2) la caractérisation des rôles de deux RNases orphelines, c'est à dire sans substrat connu (3) la caractérisation des rôles des enzymes déjà identifiées dans les voies de dégradation de l'ARNm et (4) la résolution de la structure cristallographique des RNases les plus importantes, si possible en complexe avec leur substrats.
Une approche multi-disciplinaireLes techinques employés vont de la bioinformatique à de la cristallographie, en passant par la génétique, la biochimie et la biologie moléculaire. Le projet exploite également des analyses transcriptomique à haute résolution afin d'identifier les transcrits affectés dans différents mutants des gènes codant pour les RNases les plus importantes.
Résumé de la soumission : Notre vision sur le métabolisme de l’ARN a été forgée par des études effectuées principalement chez Escherichia coli, en ce qui concerne le monde bacérien, et Saccharomyces cerevisiae, pour ce qui est des eucaryotes. Ces deux organismes restent aujourd’hui les modèles de référence dans ce domaine, mais il est clair depuis un bon moment que S. cerevisiae n’est pas représentatif de tous les eucaryotes. En revanche, c’est seulement depuis peu, et grâce notamment à des études réalisées sur l’organisme à Gram-positif Bacillus subtilis, que l’on s’est rendu compte qu’E. coli ne peut pas réprésenter toutes les bactéries. E. coli et B. subtilis possèdent des voies très différentes pour réaliser certains processus cellulaires fondamentaux, résultant d’une évolution séparée vieille de plus d’un milliard d'années. Les voies de maturation et la dégradation de l’ARN sont d’excellents exemples de cette différentiation. Ainsi, plus d’une trentaine de ribonucléases (RNases) identifiées chez ces deux organismes, huit seulement leur sont communes. Il est aussi remarquable de noter que même les RNases essentielles à la viabilité cellulaire pour chacun de ces deux organismes ne sont pas pareilles. Le mécanisme de la dégradation, tant au niveau de la chimie qu’à celui de son déclenchement, diffère également. Lors d’un précédent projet ANR, nous avons découvert que B. subtilis possède une activité 5’-3’ exoribonucléase (fournie par la RNase J1), activité que l’on pensait jusqu’alors être caractéristique des voies de dégradation eucaryote uniquement. Nous savons également par nos précendentes études que certaines enzymes importantes restent à identifier chez B. subtilis et que, pour d’autres RNases suspectées, il nous reste à trouver leurs fonctions. La plupart de ces enzymes sont propres à B. subtilis. Malgré les quelques enzymes manquantes, nous pensons avoir maintenant à notre disposition la plupart des outils pour caractériser en détail les voies de maturation et de dégradation de l'ARN chez B.subtilis. En répondant à de nouvelles questions soulevées lors de la réalisation du précédent projet ANR, nous comptons rapprocher notre compréhension du métabolisme de l’ARN chez B. subtilis de celle atteinte chez E. coli et la levure.
Résultats : Résultats (5 lignes max)
Les résultats majeurs obtenus jusqu'ici sont (1) la résolution de la structure cristallogaphique de la RNase J en complexe avec de l'ARN (2) l'identification de la pyrophosphohydroalse BsRppH important pour la déprotection des ARNm, en convertissant l'extrémité 5' triphosphate des transcrits primaires en 5' monophosphate et (3) l'identification des substrats de trois RNases essentielles, la RNase J1, Y et III, à l'échelle globale, par des analyses transcriptomique à haute résolution.
Perspectives : L'analyse transcriptomique à haute résolution a permis l'identification de plusieurs petits ARN régulateurs ainsi que les enzymes impliquées dans leur dégradation. Ces résultats ouvrent la voie à un volet important du projet, le contrôle de la dégradation par les ARN régulateurs codés en cis et en trans de leur cibles.
Publications et brevets : La publication de trois papiers originaux dans Structure, Molecular Cell et PLoS Genetics temoignent de l'état d'avancé du projet. Nous avons également publié deux revues, un de Curr. Opin. Microbiol et l'autre sous forme de chapitre dans un numéro de Nucleic Acids and Molecular Biology dédié au ribonucléases