La compétition des ARNs pour la RNase E, un mécanisme régulant leur dégradation et le métabolisme de l'énergie et du carbone dans la cellule – RECOM

Les capacités de biotransformation des cellules sont directement liées au métabolisme cellulaire. Le processus enzymatique de dégradation des ARN participe à la régulation du métabolisme en contrôlant l'expression des gènes de manière post-transcriptionnelle. Des milliers de molécules d'ARN sont susceptibles d'être dégradées en même temps dans la cellule et entrent en compétition pour les enzymes de la machinerie de dégradation. Ce mécanisme de compétition et son impact sur l'activité cellulaire n'ont jamais été étudiés auparavant. Dans le projet RECOM, nous caractériserons, pour la première fois, le mécanisme de compétition in vivo lorsque des milliers d'ARN différents entrent en compétition pour la fixation de la RNase E, enzyme qui initie la dégradation des ARN chez E. coli. Une approche d'enzymologie in vivo sera développée. Des perturbations dans la cellule des deux partenaires cinétiques, les substrats ou l'enzyme, en utilisant une série de mutants ciblés seront réalisées et les paramètres cinétiques apparents de la RNase E pour tous les ARN seront estimés par modélisation. En explorant la stabilité des ARN à l'échelle du génome, le projet remettra en question le dogme des ARN stables et instables. Afin de quantifier comment la compétition des ARN pour leur dégradation affecte l'activité des cellules d'E. coli, les métabolismes de l'énergie et du carbone seront minutieusement caractérisés par la mesure de la croissance, des métabolites et des données quantitatives intracellulaires multi-omiques. Le projet révélera le compromis cellulaire pour l'allocation des ressources intracellulaires entre la dégradation des ARN, les métabolismes du carbone et de l’énergie et fournira ainsi la première vision globale du métabolisme bactérien. Cette nouvelle vision des mécanismes régissant la vie bactérienne pourrait ouvrir la voie à de nouvelles stratégies en biotechnologie basées sur la modulation de la dégradation des ARN pour optimiser l'activité cellulaire.
Le projet RECOM porte sur les principes fondamentaux de la biochimie/microbiologie. En raison de la nouveauté de l'approche, des impacts scientifiques importants sont attendus à court, moyen ou long terme, dans les domaines de l'enzymologie, de la bioénergétique, du métabolisme microbien et de la modélisation. En plus de ces impacts scientifiques en recherche fondamentale disciplinaire, des impacts économiques et sociaux importants sont attendus à plus long terme grâce à l'identification dans le programme de travail de stratégies prometteuses pour l'optimisation de l'activité bactérienne pour des applications en biotechnologie et biologie de synthèse.