Biogenèse des ARNt et traduction

La traduction représente l’étape la moins bien caractérisée de l’expression génétique des organites de plante. Les spécificités du ribosome mitochondrial de plante sont étudiées par des approches biochimiques et structurales, en particulier par cryo-microscopie électronique. Les résultats montrent que les mitoribosomes d’Arabidopsis sont caractérisés par de nombreuses sous-unités protéiques additionnelles, en particulier des protéines PPR, dont les fonctions exactes sont étudiées par des méthodes de génétique inverse.

Au-delà des protéines PRORP à activité RNase P, nous étudions d’autres nucléases à domaine NYN qui représentent la diversité de ces enzymes chez les plantes. L’une d’entre elles, YacP participe à la maturation des ARNm chez le chloroplaste. Une autre enzyme, MNU2 interagit avec la protéine PRORP1 localisée dans la mitochondrie. L’étude de ce complexe d’enzymes à domaine NYN permettra de comprendre son rôle dans l’expression génétique mitochondriale.

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.

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.

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 avoir été analysée avec Arabidopsis et le TYMV, cette application biotechnologique de la recherche sur PRORP sera évaluée avec des plantes d’intérêt économique et les virus qui affectent leur production.

Le processus de la traduction mitochondriale reste très largement méconnu que ce soit chez les plantes supérieures ou chez l’homme. La principale raison à cela est l’impossibilité de transformer le génome mitochondrial de ces organismes. Les mitochondries de C. reinhardtii offrent le rare avantage de pouvoir être transformées et nous travaillons sur cet organisme modèle pour élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la synthèse protéique des huit ARN messagers mitochondriaux.