CE12 - Génétique, génomique et ARN

Mécanismes physiologiques et pathologiques de la modification de l'adenosine en inosine à la position wobble 34 dans les ARNt – InotRNA

Résumé de soumission

Notre compréhension du monde de l'ARN et de sa complexité s'est récemment fortement élargie avec la caractérisation de nombreux ARN non codants qui participent avec les ARNm et les ARNt au développement des cellules et des organismes. Notamment, de nombreuses modifications post-transcriptionnelles (MPT) de l'ARN, qui dépassent de loin celles des protéines, élargissent les fonctions des ARN, leur dérèglement étant lié à l'étiologie de nombreuses maladies humaines.

Chez les ARNt, les ARN les plus modifiés, au moins 50% des MPT sont liées à des maladies humaines, ravivant fortement l'intérêt des ARNt comme molécules effectrices. Notamment, 86% des maladies liées à des mutations dans les gènes codant pour les enzymes modifiant l'ARNt sont des troubles neurologiques, dont 90% sont des troubles neurodéveloppementaux (TDN). Cette haute sensibilité du cerveau humain aux perturbations des MPT des ARNt n'est cependant pas comprise. Il est donc crucial de déchiffrer pourquoi ces modifications sont essentielles au développement du cerveau, et comment leur dérégulation provoque des TDN.

Parmi les modifications des ARN, celle de l'adénosine en inosine (A-vers-I) est d'un intérêt majeur car l'inosine se retrouve dans la plupart des ARN où elle joue de nombreux rôles essentiels, y compris le décodage au niveau des ribosomes (hypothèse wobble). Chez les eucaryotes, la modification en position wobble (position 34) A34-vers-I34 des ARNt est catalysée par le complexe ADAT qui, lorsque muté chez l’homme, provoque une diminution en I34 et induit microcéphalie, déficience intellectuelle et épilepsie. L'importance biologique du complexe ADAT et d’I34 reste cependant mal comprise et nécessite la caractérisation en termes moléculaires et fonctionnels des voies de modification de A34 en I34.

S'appuyant sur ses solides données préliminaires (structure 3D d’ADAT, modèles souris) qui garantissent sa faisabilité, le projet InotRNA s’attaque à ce défi en combinant de manière intégrée des analyses biochimiques, biophysiques et structurales in vitro avec des manipulations in vivo d’expression des gènes dans le cerveau de souris, et des approches omiques in cellulo.

InotRNA répondra aux questions suivantes:

1. Comment ADAT reconnaît les ARNt?
InotRNA caractérisera les interactions ADAT/ARNt par footprinting, mesure des Kd et par analyses structurales, pour comprendre comment ADAT modifie des ARNt avec des séquences et structures tertiaires différentes.

2. Comment ADAT et I34 régulent le développement cortical?
InotRNA (i) étudiera la dérégulation d’ADAT dans différents types cellulaires et stades de développement de modèles murins, pour identifier les processus de développement perturbés par le déséquilibre d’I34, et (ii) quantifiera les taux de traduction spécifiques de l'ARNm par profilage des ribosomes dans les cortex de souris, pour définir comment I34 régule les programmes de traduction.

3. Comment la perte d'I34 affecte la stabilité et la modification des ARNt ?
InotRNA déterminera par des analyses omiques comment la perte d'I34 affecte la stabilité, l'abondance, la modification et l'aminoacylation des ARNt dans les cortex de souris.

4. Comment les variants de maladie d’ADAT affectent la structure, le mécanisme et la fonction développementale d'ADAT?
InotRNA examinera les effets de nouvelles mutations d’ADAT provoquant des TDN sur sa structure, sa liaison aux ARNt, son activité, et testera in vivo les mécanismes pathologiques d'action de ces variants.

Le projet InotRNA permettra de révéler le mécanisme catalytique d'ADAT, l'effet de l'I34 sur la stabilité et la fonction des ARNt, et les conséquences de la diminution de cette inosine sur le développement cérébral. L'expertise unique et complémentaire des partenaires d'InotRNA, y compris par des analyses in vivo dans les cortex de souris (environnement biologique le plus pertinent), fournira au consortium un avantage concurrentiel exclusif et crucial pour conduire ce projet en épitranscriptomique.

Coordination du projet

Christophe Romier (Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (UM 41 - UMR 7104 - UMR_S 1258))

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

IGBMC Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (UM 41 - UMR 7104 - UMR_S 1258)
IGBMC Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (UM 41 - UMR 7104 - UMR_S 1258)
IBMP Institut de biologie moléculaire des plantes (UPR 2357)

Aide de l'ANR 561 663 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2021 - 36 Mois

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