Coupling between transfer RNA maturation and ribosomal RNA processing in Bacillus subtilis
Couplage entre maturation des ARN de transfert et maturation de l'ARN ribosomique chez B. subtilis
par Aude TRINQUIER sous la direction de Ciarán CONDON et de Frédérique BRAUN
Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Monday 25 November 2019 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • ARN de transfert
  • ARN ribosomiques
  • Guanosine pentaphosphate
  • Ribosomes

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Mots clés
Maturation des ARNt, Maturation des ARNr, (p)ppGpp, Réponse stringente
Resumé
La synthèse des protéines cellulaires requiert à la fois des ribosomes fonctionnels et des ARN de transfert (ARNt) matures comme molécules adaptatrices. Les ribosomes sont de larges complexes ribonucléoprotéiques dont la biogenèse représente la plupart de la transcription cellulaire et consomme une majeure partie de l'énergie de la cellule. Par conséquent, la biogenèse des ribosomes fait l'objet d'une régulation importante afin d'ajuster le nombre de ribosomes aux besoins de la cellule et de dégrader efficacement les particules défectueuses qui pourraient interférer avec la traduction. Les ARNs ribosomiques (ARNr) et les ARNt sont tous deux transcrits sous formes de précurseurs et sont universellement maturés pour devenir fonctionnels pour la traduction. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un couplage entre la maturation des ARNt et la biogenèse des ribosomes chez la bactérie modèle à Gram positif Bacillus subtilis. Ainsi, l'accumulation d'ARNt immatures lors d'une déplétion en enzymes de maturation, abolit spécifiquement la maturation en 3' de l'ARNr 16S par l'endoribonucléase YqfG/YbeY, dernière étape dans la formation de la petite sous-unité ribosomique (30S). Nous avons mis en évidence que ce défaut de maturation résultait d'un défaut d'assemblage tardif du 30S coïncidant avec des changements d'expression de plusieurs facteurs d'assemblage du ribosome. Nous avons montré que cette modulation d'expression provenait d'effets transcriptionel et post-transcriptionel. De façon inédite, nos résultats indiquent que l'accumulation d'ARNt immatures est perçue par RelA (le facteur de la réponse stringente), déclenchant la production de (p)ppGpp. Nous avons observé que cette synthèse de (p)ppGpp et la baisse concomitante des niveaux de GTP cellulaire, inhibe la maturation de l'ARNr 16S en 3', probablement via un blocage des GTPases impliquées dans l'assemblage des ribosomes. L'inhibition de la maturation de l'ARNr 16S côté 3' est supposée conduire, par la suite, à une dégradation des particules partiellement assemblées par la RNase R. Ainsi, nos résultats supportent un modèle où RelA jouerait un rôle central ; en percevant une déficience de maturation des ARNt et en ajustant, en conséquence, la biogenèse des ribosomes via la production de (p)ppGpp. Ce mécanisme de couplage permettrait de maintenir un équilibre fonctionnel entre ARNt et ARNr, les deux composants majeurs de la machinerie de traduction.