Fonctions des protéines PPR

Responsable d'équipe : Philippe GIEGE

Thème de recherche

Nous étudions les protéines à « pentatricopeptide repeat » (PPR), une classe majeure de protéines de liaison à l’ARN universellement conservée chez les eucaryotes. Ces protéines sont impliquées dans des processus d’expression génétique essentiels principalement dans les organites.

Nous avons identifiés et caractérisés des protéines PPR appelées PRORP responsables de l’activité RNase P (maturation en 5’ des ARNt). Nous cherchons à identifier les différents substrats et les partenaires protéiques de PRORP. Nous étudions le mécanisme de reconnaissance de l’ARN par le domaine PPR de PRORP. La caractérisation fonctionnelle des protéines PRORP chez d’autres eucaryotes modèles nous permet d’appréhender l’évolution de cette enzyme. La fonction des protéines PPR dans la traduction mitochondriale des plantes est également explorée en combinant des approches biochimiques et de génétique inverse. Au-delà des protéines PPR, les fonctions d’autres protéines formant également des super hélices α sont étudiées.

Les recherches menées dans l’équipe permettront de comprendre les fonctions moléculaires de ces protéines et leur rôle biologique à l’échelle de la plante. Les résultats obtenus ouvrent un large champ d’applications allant de l’amélioration des plantes à la santé humaine.

L’équipe fait partie du consortium LabEx MitoCross. Elle est également soutenue par un programme industriel SATT Conectus Alsace et par plusieurs financements ANR.

Les projets

  • Fonctions et diversité des protéines PRORP
  • Mode d’action des protéines PRORP
  • Traduction dans les mitochondries d’Arabidopsis
  • Protéines PPR pour la résistance aux virus

Projets en cours

Fonctions et diversité des protéines PRORP

Nous avons montré que l’activité RNase P chez Arabidopsis était effectuée par des enzymes purement protéiques. La caractérisation des substrats ARN et des partenaires protéiques des PRORP nous permettra de les replacer au sein de l’ensemble des processus d’expression de la cellule végétale. Leur diversité est étudiée par la caractérisation fonctionnelle de ces protéines chez différents eucaryotes : l’algue verte  Chlamydomonas, le parasite responsable du paludisme,  Plasmodium et  Romanomermis, un nématode parasitoïde du moustique. La compréhension de cette diversité évolutive et la comparaison des PRORP avec les RNases P ribonucléoprotéiques devraient aider à comprendre le passage du « monde  ARN » pré-biotique au monde actuel dominé par des protéines.

Mode d’action des protéines PRORP

Nous étudions les spécificités du mode d’action des protéines PRORP au sein de la famille des protéines PPR. Ce projet est basé sur des analyses biophysiques de ces enzymes, en particulier l’analyse des structures cristallographiques et en solution d’enzymes PRORP seuls et en complexe avec des substrats pré-ARNt. La dynamique et les paramètres cinétiques de ces complexes sont également analysés par une série d’approches biochimiques et biophysiques. Ce travail est effectué en collaboration avec C. Sauter (IBMC, Strasbourg).

Traduction dans les mitochondries d’Arabidopsis

La traduction représente l’étape la moins bien caractérisée de l’expression génétique des organites de plante. Les spécificités de l’appareil traductionnel mitochondrial de plante sont étudiées par des approches biochimiques et génétiques. Les résultats suggèrent que la traduction mitochondriale d’Arabidopsis utilise de nombreuses protéines PPR, dont les fonctions exactes sont étudiées par des méthodes de génétique inverse.

Protéines PPR pour la résistance aux virus

De nombreux virus de plantes sont caractérisés par la présence à l’extrémité 3’ de leur ARN génomique de structures ARNt-like (TLS) essentielles à la réplication virale. Les signaux d’adressage de protéines PRORP sont modifiés pour induire l’accumulation de PRORP dans le cytosol et cibler les TLS virales afin d’obtenir un arrêt de la réplication des virus. Après l’obtention de résultats encourageants avec Arabidopsis, cette application biotechnologique de la recherche sur PRORP est évaluée avec des plantes d’intérêt économique et les virus qui affectent leur production.

Membres de l'équipe

Publications

  • BONNARD G., GOBERT A., PINKER F., ARRIVE M., SALINAS-GIEGÉ T. and GIEGÉ P.

    A single gene encodes both organelles and nuclear RNase P enzymes in Chlamydomonas reinhardtii

    Plant Journal, 87(3):270-80, 2016. | PMI27133210 :

  • LECHNER Marcus, ROSSMANITH Walter, HARTMANN Roland, THOLKEN Clemens, GUTMANN Bernard, GIEGÉ P. and GOBERT A.

    Distribution of Ribonucleoprotein and Protein-only RNase P in Eukarya.

    Molecular Biology and Evolution, :32, 3186-3193, 2015.

  • GOBERT A., PINKER F., FUCHSBAUER O., GUTMANN B., BOUTIN R., ROBLIN P., SAUTER C. and GIEGÉ P.

    Structural insights into protein-only RNase P complexed with tRNA

    Nature Communications, 4:1353, 2013. | PMI23322041 :

  • GUTMANN B., GOBERT A. and GIEGÉ P.

    PRORP proteins support RNase P activity in both organelles and the nucleus in Arabidopsis

    Genes and Development, 26(10):1022-7, 2012. | PMI22549728 :

  • GOBERT A., GUTMANN Bernard, TASCHNER Andreas, GOESSRINGER Markus, HOLZMANN Johan, HARTMANN Roland, ROSSMANITH Walter and GIEGÉ P.

    A single Arabidopsis organellar protein has RNase P activity.

    Nature Structural and Molecular Biology, :17, 740-744, 2010.

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