Biologie integrative de la dégradation des ARN messagers – IB-mRND

La dégradation de l’ARNm est un processus essentiel et fondamental pour le contrôle de l’expression génétique chez tous les organismes. Chez les bactéries, la dégradation de l’ARNm est le plus efficacement contrôlée à l’étape initiale du processus. Des études chez Escherichia coli et Bacillus subtilis, bactéries modèles éloignées de 3 milliards d’années d’évolution, ont révélée les enzymes principales impliquées dans l’initiation de la dégradation des ARNm. Chez E. coli, l’endoribonucléase RNase E joue un rôle global et initie la dégradation de nombre d’ARNm. Chez B. subtilis la RNase Y, une protéine distincte, a une fonction très similaire ce qui indique que la dégradation des ARNm pourrait être plus semblable entre organismes à Gram positif et à Gram négatif qu’envisagé auparavant. Ceci a mené à une nouvelle vision qui peut se résumer ainsi : « enzymes disparates – stratégies similaires ». Des données récentes montrent que ces deux enzymes partagent des propriétés remarquablement similaires : une spécificité comparable pour leur substrats ARN qui inclut une préférence pour des substrats 5’ mono-phosphorylés, une capacité de former des complexes multiprotéiques (dégradosomes) et leur localisation à la membrane. Il s’agit là d’un cas d’évolution convergente impressionnant qui témoigne de l’importance de ces enzymes pour initier la dégradation des ARNm bactériens. Cependant, beaucoup d’aspects de leur fonction restent mal compris, notamment le rôle d’interactions régulatrices avec des protéines associées et la signification de leur localisation à la membrane pour la dégradation des ARNm.
Dans ce projet collaboratif et intégratif nous allons étudier la RNase Y et la RNase E par des approches multiples qui incluent une analyse à l’échelle génomique de la spécificité envers les substrats par RNAseq, enzymologie (clivage d’ARNs modèles dans un système purifié), suivi de la reconnaissance et de la dégradation d’un substrat in vivo par microscopie à fluorescence à très haute résolution et analyse d’interactions ribonucléase-chromatine par ChIPseq. Dû à la petite taille d’une bactérie, le suivi d’une molécule individuelle reste toujours techniquement exigeant. Cependant les progrès récents en microscopie à fluorescence (PALM/STORM et smFISH – single molecule Fluorescence In Situ Hybridization) ont ouvert de nouvelles possibilités. Les résultats attendus incluent l’analyse comparative de la RNase Y et de la RNase E concernant la spécificité envers les substrats et la compréhension de la façon dont ces ribonucléases associées à la membrane interagissent avec l’ARN dans la bactérie vivante.
L’étude de ces organismes modèles se révèle d’une importance fondamentale pour notre compréhension de processus conservés dans toutes les espèces bactériennes et a, en tant que telle, un impact significatif sur la recherche agricole, industrielle et biomédicale.