CE12 - Génétique, génomique et ARN

Elucidation du rôle régulateur de l’extension N-terminale de POLRMT dans l’expression des gènes mitochondriaux chez les mammifères – MitoPoNT

Résumé de soumission

Les dysfonctions mitochondriales jouent un rôle crucial dans les pathologies métaboliques et neurodégénératives, le cancer et le vieillissement. En effet, les mitochondries sont des organites essentiels des cellules eucaryotes : elles permettent de fournir la majeure partie de l’énergie cellulaire grâce à la chaîne respiratoire, dont la biogenèse requiert l’expression coordonnée des génomes nucléaires et mitochondriaux (ADNmt). Le maintien et la transcription de l’ADNmt dépendent tous deux de l’ARN polymérase mitochondriale. En plus de sa partie catalytique, POLRMT dispose d’une extension N-terminale (NTE) dont la fonction in vivo est encore incomprise. Cette NTE contient plusieurs motifs du type « penta-trico peptide repeats », caractéristiques de protéines de liaison aux ARN jouant le rôle d’adaptateur pour médier les interactions entre des enzymes et leurs substrats ARN. De manière intéressante, l’étude de la structure cristalline de POLRMT suggère que, lors de leur sortie du complexe d’élongation de la transcription, les ARNs néo-synthétisés interagissent avec les motifs PPR de la NTE ; pour l’instant, il n’y a pas d’autre information sur le rôle de ces motifs PPR. De plus, les études in silico prédisent que plusieurs sites de phosphorylation sont présents dans POLRMT, pour la majorité dans la NTE, dont certains directement dans les motifs PPR. Ces sites de phosphorylations pourraient jouer un rôle régulateur, comme cela est le cas pour les ARN polymérases nucléaires, cependant actuellement on ne connait pas exactement quels sites sont phosphorylés in vivo ni quel est leur impact potentiel sur l’expression des gènes mitochondriaux. Enfin, deux facteurs ont été proposés comme interagissant avec POLRMT pour moduler son activité, sans que le mécanisme soit connu, et il est probable qu’il existe encore d’autres partenaires de POLRMT à découvrir.
Le projet MitoPoNT vise à éclaircir le rôle de l’énigmatique NTE de POLRMT et de ses motifs PPR. En particulier, nous voulons déterminer comment cette NTE pourrait moduler la fonction de POLRMT et médier un couplage entre la transcription et les étapes post-transcriptionnelles de l’expression des gènes mitochondriaux, via des modifications post-traductionnelles mais aussi par interaction en trans avec des partenaires protéiques. En utilisant des cultures cellulaires et des tissus murins, nous mènerons trois axes de recherche : (1) l’étude fonctionnelle des motifs PPR de POLRMT de mammifère en utilisant comme outil un modèle levure et en générant des variants par mutagenèse dirigée ; (2) l’investigation des sites de phosphorylation in vivo de POLRMT en utilisant une stratégie innovante de protéomique ciblée ; (3) la recherche de nouvelles protéines de mammifère interagissant avec POLRMT pour réguler sa fonction, en utilisant un modèle souris exprimant une version étiquetée de POLRMT.
Ces travaux permettront de mieux comprendre le rôle régulateur de POLRMT mais aussi de découvrir de nouvelles protéines partenaires et d’élucider leur fonction dans l’expression des gènes mitochondriaux. En plus de cette importance indéniable en recherche fondamentale, ce projet est aussi particulièrement pertinent au niveau appliqué, en médecine humaine. En effet, non seulement il existe un grand nombre de pathologies humaines associées avec des dysfonctions mitochondriales, dont des défauts de POLRMT comme cela a été reporté très récemment, mais il a aussi été proposé d’utiliser POLRMT comme future cible thérapeutique pour combattre le cancer.

Coordination du projet

Inge KUHL (CNRS-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS-(I2BC) CNRS-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

Aide de l'ANR 336 522 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2021 - 48 Mois

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