Machineries de dégradation des ARN au ribosome chez les Archées – RNARCH

Les cellules adaptent leur croissance et leur métabolisme à leur environnement en régulant l'expression de leurs gènes. La stabilité et l’intégrité de l'ARN, seul produit direct du génome, conditionnent cette expression pour assurer l'homéostasie cellulaire. Des altérations dans la dégradation et le contrôle qualité des ARN se manifestent par l’apparition d’espèces d'ARN aberrantes, défectueuses ou surabondantes. Les machines de dégradation de l'ARN jouent un rôle central en régulant le devenir et la qualité des ARN cellulaires. Ces machines sont composées de ribonucléases (RNases) souvent associées à des ARN hélicases. Les RNases attaquent les molécules d'ARN à leurs extrémités 5' ou 3' ou au sein de la chaîne polynucléotidique. Chez les Archées, les complexes de dégradation de l'ARN sont peu documentés. Nos travaux récents ont contribué à l'identification d’une RNase (aRNase J) portant une activité exo-ribonucléolytique 5'-3' associé à une hélicase à ARN (ASH-Ski2).
Les Archées sont des micro-organismes omniprésents qui constituent un domaine du vivant unique. L’étude de leurs particularités et de leur diversité sont essentielles au vu de leur présence dans tous les écosystèmes terrestres, y compris le microbiote humain. De plus, les Archées ont attiré l'attention en raison de la similarité de leurs machines macromoléculaires avec celles des Eucaryotes.
Le projet RNARCH cherche à comprendre les mécanismes régissant la stabilité de l'ARN à la base de la régulation post-transcriptionnelle de l’expression géniques chez les archées hyperthermophiles Thermococcales. Ces micro-organismes, exposés à des températures élevées (> 100°C) et à des stress oxydatifs/radiatifs défiant l'intégrité de l'ARN, représentent d'excellents systèmes pour identifier les voies associées au métabolisme de l'ARN. En effet, de nombreuses questions restent ouvertes sur les rôles et les structures des machines de dégradation de l'ARN. Comment le complexe RNase/hélicase (aRNase J /ASH-Ski2) et l’exosome à ARN, qui attaquent les molécules d'ARN par leurs extrémités 5' ou 3', respectivement, agissent-ils, reconnaissent-ils leurs cibles ARN et coordonnent-ils leurs actions? Quelles sont les bases moléculaires de l'interaction entre ces deux voies de dégradation de l'ARN? Existe-t-il un lien entre les voies de dégradation de l'ARN et la machinerie de traduction? Nous proposons d'aborder ces questions fondamentales en utilisant des approches de biologie moléculaire et structurale, de biochimie, de génétique, de transcriptomique et de protéomique.
Fondée sur des travaux récents et un ensemble solide de données préliminaires, le projet RNARCH s’engage à élucider comment les acteurs du métabolisme de l'ARN sont spécifiquement recrutés pour contrôler le cycle de vie de l'ARN, et en particulier à comprendre la relation entre les machines de dégradation de l'ARN et le ribosome. RNARCH est composé de deux objectifs majeurs qui bénéficieront de l'expertise complémentaire des trois partenaires. Notre premier objectif est de comprendre la composition, l'organisation et les fonctions du complexe aRNase J/ASH-Ski2 et de l'exosome à ARN dans les cellules Thermococcales. Notre deuxième objectif est de caractériser comment le complexe aRNase J/ASH-Ski2 et l'exosome à ARN interagissent avec le ribosome. Ce projet fournira de nouvelles données au profit des communautés scientifiques travaillant sur la biologie de l'ARN et la biologie moléculaire chez les Archées. RNARCH contribuera à promouvoir les Archées en tant qu'organismes fondamentaux pour l'étude des processus biologiques universellement conservés et apportera de nouvelles connaissances sur l'évolution du vivant. De plus, ce projet améliorera la compréhension des éléments impliqués dans la stabilité de l'ARN qui est un obstacle majeur dans le développement de molécules d'ARN thérapeutiques et de nouveaux vaccins à ARN.