Export et traduction des ARN sous le contrôle de la voie de signalisation de TOR

Responsable d'équipe : Lyubov RYABOVA

Thème de recherche

Notre équipe s’intéresse à la mise en évidence des liens existant entre les signaux environnementaux (virus, phytohormones), les processus cellulaires fondamentaux (export et traduction des ARNm, voies de signalisation des kinases), et la croissance et la morphogenèse des plantes. À ces fins, nous étudions les mécanismes par lesquels le virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV) détourne les voies cellulaires afin d’exporter ses ARNm du noyau et d’assurer leur traduction non canonique par le mécanisme d’une réinitiation régulée.

Si l’export des ARNm, sous forme de complexes ribonucléoprotéiques (RNP) par les voies des exportines Tap/p15 et CRM1, a été étudié en détail chez la levure et les métazoaires, cet aspect crucial de la biologie cellulaire et de la régulation de la traduction demeure peu décrit chez les plantes. Nous travaillons sur le décryptage des mécanismes d’export nucléaire des ARNm des plantes et de leurs virus en utilisant comme modèles le CaMV et ses ARNm épissés et non épissés, et son hôte Arabidopsis thaliana.

Une autre thématique majeure de notre équipe concerne le mécanisme non canonique de réinitiation de la traduction sur un ARNm qui n’est possible que si le premier cadre ouvert de lecture est court (sORF). Les sORF régulent l’expression de certains gènes codant des protéines cruciales comme les cytokines, protéines kinases et facteurs de transcription. La protéine TAV du CaMV est un excellent modèle pour l’étude des mécanismes de reinitiation.

Une voie de signalisation clé qui relie les signaux environnementaux au programme de croissance cellulaire, est la voie de la protéine kinase TOR qui contrôle la traduction chez les eucaryotes. Nous avons découvert une nouvelle voie d’activation de TOR chez les plantes par la phytohormone auxine et avons également démontré que l’activation de TOR est nécessaire pour la traduction des ARNm possédant des sORF. Néanmoins, cette voie d’activation est loin d’être élucidée, en particulier en ce qui concerne les étapes intermédiaires qui relient les effecteurs de TOR (lumière et croissance, phytohormone auxine) à l’activation de TOR, et auxquelles nous nous intéressons particulièrement.

Les projets

  • Export des ARNm du CaMV (Maria DIMITROVA)
  • Stratégie de la réinitiation activée de la traduction chez le CaMV (Lyubov RYABOVA)
  • Rôle de TOR dans l’initiation et la réinitiation da la traduction chez les plantes (Mikhail SCHEPETILNIKOV)
  • Composition et régulation de la voie de signalisation de TOR chez Arabidopsis thaliana (Mikhail SCHEPETILNIKOV)

Projets en cours

Export des ARNm du CaMV

Porteur de projet : Maria DIMITROVA

Tout en étant cruciale pour la réplication virale, l’étape nucléaire du cycle du CaMV demeure peu comprise. Le génome viral à ADN double brin est transcrit en un ARN monocistronique, 19S, et un ARN polycistronique, 35S, dont une partie de la population subit un épissage alternatif complexe. Nous cherchons à identifier la voie impliquée dans l’export de ces ARN épissés et non-épissés, à caractériser les éléments des ARN qui interviennent en cis, ainsi que les facteurs viraux et cellulaires agissant en trans dans ce processus. Ces études devraient apporter des informations précieuses concernant ce mécanisme fondamental, peu étudié et encore méconnu, qu’est l’export nucléaire des ARNm chez les plantes.

Stratégie de la réinitiation activée de la traduction chez le CaMV

Porteur de projet : Lyubov RYABOVA

La proteine TAV du CaMV agit dans la réinitiation da la traduction en retenant les protéines cellulaires eIF3 et RISP sur la ribosome 80S, afin de régénérer des ribosomes compétents pour la réinitiation. Nous souhaitons décrypter ce mécanisme moléculaire de recrutement qui permet d’activer la traduction des ARNm polycistroniques chez les plantes. eIF3h, une cible des kinase TOR/S6K1, stimule la traduction des ARNm contenant des sORF. Nous étudions le mode d’action de eIF3h dans des plantes transgéniques pour TAV, ou infectées par le CaMV. Nous avons pu démontrer que TAV est capable d’interférer avec la machinerie de dégradation des ARNm en ciblant les complexes de « décapping » des ARNm. Nous souhaitons élucider ces mécanismes d’inhibition, par TAV, de la dégradation des ARNm chez les plantes.

Financement — Marie-Curie Incoming European Fellowship IEF-622142 DEGRAVIR (2014-2016)

Rôle de TOR dans l’initiation et la réinitiation da la traduction chez les plantes

Porteur de projet : Mikhail SCHEPETILNIKOV

Nous pensons que le rôle de TOR dans les polysomes est de maintenir activée la kinase S6K1, et donc la phosphorylation de eIF3h qui est critique pour la réinitiation. RISP est une cible de TOR mais aussi un partenaire de TAV dans la réinitiation de la traduction. RISP peut jouer un double rôle dans la (re)initiation quand elle est liée, d’une part à eIF3 et, d’autre part, aux protéines eS6 and eL24 qui joignent les sous unités 40S et 60S. Nous visons à élucider le rôle de RISP dans la traduction des ARNm à sORF.

Est-ce que les plantes utilisent TOR pour réguler l’initiation coiffe-dépendante via des protéines qui se lient à 4E (4E-BP)? Nous avons trouvé chez les plantes des orthologues putatifs de 4E-BP dont la phosphorylation dépend de TOR, et que nous sommes en train de caractériser.

Composition et régulation de la voie de signalisation de TOR chez Arabidopsis thaliana

Porteur de projet : Mikhail SCHEPETILNIKOV

Nous recherchons les intermédiaires qui relient les effceteurs en aval de TOR, tels que l’auxine ou les virus, à l’activation de TOR. TAV interagit directement avec TOR, et l’active de manière constitutive. Dans notre modèle, nous pensons que certains effecteurs en aval de TOR sont présents dans les complexes avec TAV et activent ainsi TOR. Un autre objectif consiste à élucider la signalisation par TOR dans le contexte de l’adaptation multifactorielle des plantes aux conditions environnementales telles que la lumière et le stress lumineux, et la phytohormone auxine.

Financement — ANR DECORATORS 2014-2017

Consortium : C. Meyer/C. Robaglia and L. Ryabova (Coordinator)

Membres de l'équipe

Publications

  • ZVEREVA AS, GOLYAEV V, TURCO S, GUBAEVA EG, RAJESWARAN R, SCHEPETILNIKOV M., RYABOVA L., BOLLER T and POOGGIN MM

    Viral protein suppresses oxidative burst and salicylic acid-dependent autophagy and facilitates bacterial growth on virus-infected plants.

    New Phytologist, 211(3):1020-34, 2016. | PMI27120694 :

  • BOUTON C., GELDREICH A., RAMEL L., RYABOVA L., DIMITROVA M. and KELLER M.

    Cauliflower mosaic virus transcriptome reveals a complex alternative splicing pattern

    PLoS ONE, 10(7):e0132665, 2015. | PMI26162084 :

  • POOGGIN M.M., RAJESWARAN R., SCHEPETILNIKOV M. and RYABOVA L.

    Short ORF-dependent ribosome shunting operates in an RNA picorna-like virus and a DNA pararetrovirus that cause rice tungro disease

    PLoS pathogens, 8(3):e1002568, 2012. | PMI22396650 :

  • SCHEPETILNIKOV M., KOBAYASHI K., GELDREICH A., CARANTA C., ROBAGLIA C., KELLER M. and RYABOVA L.

    Viral factor TAV recruits TOR/S6K1 signaling to activate reinitiation after long ORF translation.

    EMBO Journal, 30:1343-1356, 2011. | PMI21343906 :

  • THIÉBEAULD O, SCHEPETILNIKOV M., PARK HS, GELDREICH A., KOBAYASHI K, KELLER M, HOHN T and RYABOVA L.

    A new plant protein interacts with eIF3 and 60S to enhance virus-activated translation re-initiation

    EMBO Journal, 28:3171-3184, 2009. | PMI19745810 :

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