The spatial regulation of mRNA metabolism : mechanisms and consequences of targeting to nuclear pore complexes
Étude de la régulation spatiale du métabolisme des ARN messagers : mécanismes et conséquences du ciblage aux pores nucléaires
par Arianna PENZO sous la direction de Benoît PALANCADE
Thèse de doctorat en Génétique
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le lundi 26 septembre 2022 à Université Paris Cité

Sujets
  • ARN messagers
  • Pores nucléaires
  • Structures en boucle R
  • Sumoylation

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Mots clés
Localisation des ARN messagers, Traduction localisée, Pore nucléaire, R-loop, RPA, SUMOylation, Instabilité génétique dépendant de la transcription, Saccharomyces cerevisiae
Resumé
Le complexe du pore nucléaire (NPC) est responsable des échanges entre le noyau et le cytoplasme. Ces structures sont remarquables par leur sophistication et leur conservation, mais aussi par la grande variété de processus biologiques dans lesquels elles sont impliquées, notamment la régulation de l'expression des gènes et le maintien de l'intégrité du génome. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à déterminer les mécanismes par lesquels certaines étapes du métabolisme des ARN messagers se déroulent aux pores nucléaires, et les conséquences de cette localisation sur l'homéostasie cellulaire. Du côté cytoplasmique, j'ai contribué à décrire comment les ARNm codant pour certaines protéines nucléaires sont associés au pore lui-même dès qu'ils sont engagés dans le processus de traduction, et comment la traduction localisée empêche l'agrégation des protéines naissantes. Du côté nucléaire, j'ai montré que la relocalisation des gènes vers le pore peut être déclenchée par la formation de R-loops, des hybrides ADN:ARN co-transcriptionnels potentiellement génotoxiques. Dans ce contexte, j'ai caractérisé le mécanisme de relocalisation, qui nécessite la liaison de l'ADN simple brin par RPA et des événements de SUMOylation, et obtenu des données en faveur d'un effet protecteur de l'environnement du pore nucléaire contre l'instabilité génétique dépendante des R-loops. Dans les deux cas, la caractérisation des mécanismes et des conséquences de la transcription ou de la traduction localisée a révélé que la reconnaissance de molécules potentiellement toxiques et leur repositionnement au niveau du NPC permet vraisemblablement leur prise en charge, évitant l'accumulation d'agrégats protéiques dans le cytoplasme ou de structures génotoxiques dans le noyau. Ces résultats soulignent le rôle fondamental des pores nucléaires dans la constitution du protéome nucléaire et le maintien de l'homéostasie du génome.