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Accueil du site > Équipes > Équipe 1 RNA, RNP : Structure-Fonction-Maturation

Présentation

Responsables :

  • Bruno CHARPENTIER (PR1)
  • Iouri MOTORINE (PRCE1)

Mots-clés :

ARN, RNP, assemblage, modification des ARN, épissage, pathologies


Thématiques :

  • Modification des ARN et assemblage et fonctions des RNP
  • Maturation des ARN codants et non-codants
  • Ingénierie et development technologiques pour études des acides nucléiques

Présentation générale

L’activité de l’équipe ARN RNP structure-fonction-maturation vise à décrypter des mécanismes biologiques impliquant les ARN. Les études sont effectuées à l’échelle moléculaire, en utilisant des approches de biologie moléculaire et cellulaire, de protéomique et transcriptomique, d’ingénierie des protéines et des ARN, de génétique moléculaire, de physico-chimie des interactions macromoléculaires, et d’exploration des macromolécules et des complexes ARN-protéines à l’échelle atomique (RMN, radiocristallographie, modélisation moléculaire). Elle utilise comme modèles biologiques les archées, la levure Saccharomyces cerevisiae, et les cellules animales. Elle développe des outils d’analyse de l’épitranscriptome basés sur le séquençage à haut débit (technologie Illumina).

Le champ d’investigation de l’équipe porte sur plusieurs processus touchant les ARN en cours de synthèse ou une fois synthétisés. Nous étudions plus spécifiquement les mécanismes post-transcriptionnel suivants:

- La maturation des ARN en réponse à des stress. Les petits ARN non codants (ARNnc), comme les microARN et les petits ARN nucléolaires (snoRNA) ou ceux des corps de Cajal (scaRNA) sont majoritairement issus de la maturation d’introns présents sur des précurseurs d’ARN messagers (ARNm) codant des protéines, mais aussi sur de nombreux précurseurs de longs ARNnc (lncRNA). Ces lncRNA comme les ARNm sont générés par des réactions d’épissage alternatif (EA) de leurs introns, processus hautement modulé selon le contexte physiologique. Ainsi, au cours de l'adaptation des cellules en réponse à différents stress et dans des situations pathologiques, nombre d'ARNnc présentent une dérégulation de leur expression et des variations du répertoire de leurs isoformes produites par EA. Dans le cadre d’une collaboration avec le Centre de Cancérologie de Lorraine (ICL), nous étudions plus spécifiquement l’adaptation de ce transcriptome aux radiations ionisantes en conditions normales et dans la fibrose radio-induite. En intégrant la variable de radiosensibilité individuelle, le projet offre la possibilité de pouvoir définir une signature pronostique de fibrose radio-induite.

- L’introduction par des enzymes spécifiques de modifications chimiques dans les ARN. Des modifications chimiques introduites à une étape post-transcriptionnelle (Post-Transcriptional Modifications - PTM) sont présentes dans pratiquement tous les types d’ARN cellulaires. Ces PTM sont connues notamment pour moduler la stabilité des ARN et les interactions ARN-protéines. Le développement récent de technologies de séquençage à haut-débit rend possible l’analyse des PTM dans des espèces d’ARN de faible abondance. Nous cartographions des PTM (2'-O-methylation, méthylation des bases, pseudouridine) dans des ARNm et des ARNnc dont les ARN ribosomiques (ARNr), les snoRNA et les lncRNAs et nous étudions le rôle fonctionnel de ces PTM. En particulier, nous étudions l’impact des PTM dans les ARNm, les ARN de transfert et les ARNr sur l’efficacité et la fidélité de la traduction des ARNm.

- L’assemblage de protéines sur des ARN non codants – Formation de RNP. L’activité fonctionnelle des ARNnc dépend de leur association avec des protéines pour former des complexes ARN-protéines stables appelés particules ribonucléoprotéiques (RNP). La composition protéique des RNP peut varier et être associée à des modulations fonctionnelles. Nos études portent sur 3 modèles de RNP : les snoRNP assemblées autour des petits ARN nucléolaires snoRNA, les lncRNP assemblées autour d’ARN non codants de grande taille (lncRNA), et la particule SRP (Signal Recognition Particle) assemblée autour de l’ARN 7S. Nous étudions la composition protéique de ces RNP, les mécanismes assurant l’assemblage spécifique de ces protéines et faisant intervenir une machinerie d’assemblage dédiée, ainsi que les défauts d’assemblage de ces RNP conduisant à des pathologies. Nous étudions en particulier la machinerie d’assemblage des snoRNP qui est composée des modules NUFIP1-ZnHit3/Rsa1p-Hit1p, ZNHIT6/Bcd1p et du complexe R2TP qui est un co-chaperon de Hsp90, le complexe SMN qui est essentiel à l’assemblage des petites particules nucléaires (snRNP) spliceosomales et à la biogenèse de la SRP, et les liens fonctionnels entre ces deux machineries. Le complexe SMN est nécessaire à la survie cellulaire et un taux réduit de ce complexe chez l’homme conduit à une pathologie grave, l’Amyotrophie Spinale Nous étudions également les connections entre différentes voies d’assemblage en particulier le rôle de l’interaction entre RPAP3, composant du complexe R2TP, et TRBP, un co-facteur de la RNase DICER qui intervient dans la maturation des microARN.

En parallèle à ces études sur des mécanismes post-transcriptionnels, nous abordons l’étude de la fonction d’ARNnc. Dans ce cadre, le lncRNA ANRIL a été choisi comme paradigme pour étudier la fonction des lncRNA dans la régulation épigénétique. Nous effectuons la caractérisation des RNP formées avec ANRIL et recherchons les motifs ribonucléotidiques présents sur ANRIL et responsables du recrutement de facteurs de remodelage de la chromatine. Par ailleurs, 40% des snoARN sont orphelins chez l’humain, comme par exemple les snoARN de la famille SNORD116 qui sont associés au syndrome de Prader-Willi. Nous recherchons les fonctions moléculaires de ces snoARN en nous appuyant sur la caractérisation des protéines et des ARN qui leur sont associés.

 

Ces projets de recherche fondamentale sont élargis, dans le cadre de collaborations locales, vers des recherches translationnelles sur le cancer, l’insuffisance cardiaque et les pathologies ostéo-articulaires. En effet, l’épissage alternatif joue un rôle clé dans l’adaptation des cellules et les dérégulations de ce mécanisme sont à l’origine de pathologies. Les petits et les longs ARNnc ainsi que les défauts de PTM sont également associés à des phénotypes pathologiques. Ces études s’inscrivent dans l’axe prioritaire « Vieillissement normal et pathologique » de l’Université de Lorraine et du CHU de Nancy.