Caractérisation structurale et fonctionnelle d'une asparagine isomérase dans la biogénèse de la petite sous-unité ribosomique bactérienne
Structural and functional characterization of an asparagine isomerase in the biogenesis of the bacterial small ribosomal subunit
par Bruno BONNETTAZ sous la direction de Nicolas LEULLIOT
Thèse de doctorat en Biologie structurale
ED 563 Médicament, Toxicologie, Chimie, Imageries

Soutenue le lundi 14 octobre 2024 à Université Paris Cité

Sujets
  • Acétylation
  • ARN régulateur
  • Asparagine
  • Escherichia coli
  • Méthylation
  • Ribosomes
Un embargo est demandé par le doctorant jusqu'au 14 octobre 2030
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Mots clés
Biogénèse des ribosomes, Facteur d'assemblage, Isoaspatylation, Biologie structurale
Resumé
Le ribosome est un complexe ribonucléoprotéique qui synthétise les protéines en effectuant la traduction de l'information génétique contenue dans l'ARN messager. Chez la bactérie Escherichia coli, il est composé de la petite sous-unité 30S, responsable du décodage de l'ARNm, et de la grande sous-unité 50S, qui permet l'élongation de la chaîne peptidique. Les ARNs et les protéines constituant le ribosome s'assemblent de façon coordonnée et hautement régulée au cours d'un processus appelé la biogénèse des ribosomes. Chez E. coli, ce processus fait intervenir une cinquantaine de facteurs d'assemblage, qui jouent des rôles dans l'assemblage, le repliement et les modifications des protéines et ARN ribosomiques. Parmi les modifications post-traducitonnelles des protéines ribosomiques, on retrouve la méthylation, la méthylthiolation, l'acétylation et la glutamylation. Ces modifications induisent des changements locaux de la conformation et des propriétés physico-chimiques des chaînes latérales des acides aminés. L'isoaspartylation est une modification, qui de manière atypique, concerne la chaîne peptidique principale d'un résidu asparagine ou aspartate, qui est transformé en isoaspartate. L'isoaspartate est un acide béta-aminé possédant une chaîne peptidique principale allongée, ce qui va significativement influencer la structure et la fonction de la protéine. Les résidus isoaspartates sont généralement associés à des conformations pathologiques des protéines. Cependant, au cours de l'évolution, un isoaspartate physiologique a été conservé dans la protéine ribosomique uS11, suggérant une importance particulière de ce résidu. Dans ce travail de thèse, j'ai utilisé des techniques de biologie structurale afin de décrypter le mécanisme d'isoaspartylation de la protéine uS11. Suite à l'identification d'une enzyme potentiellement impliquée dans l'isoaspartylation de uS11, j'ai pu résoudre par cristallographie aux rayons X la structure du complexe entre cette protéine et uS11. J'ai également résolu les structures des complexes avec différents mutants de l'enzyme et ainsi pu identifier le mécanisme à l'origine de cette modification. Enfin, l'analyse structurale par cryo-microscopie électrionique de pré-ribosomes purifiés à partir de cellules n'exprimant plus cette enzyme, m'a permis de mettre en évidence les défauts de biogénèse liés à l'absence de cette modification.