Régulation d'ARNm via la dégradation nucléaire par la RNase III de Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La régulation des gènes est l'élément clé permettant à la cellule de contrôler son métabolisme, sa croissance, sa division et son adaptation aux changements environnementaux. Cette régulation peut s'effectuer à chaque étape de la chaîne de transmission de l'information génétique. L 'ARNm qui est l' intermédiaire entre l' ADN et les protéines est une des cibles de régulation des gènes. Autant sa production, sa maturation que sa dégradation sont des étapes auxquelles l' ARNm est susceptible d'être régulées. La RNase Ill de Saccharomyces cerevisiae est un enzyme nucléaire participant à la maturation de plusieurs ARN non codants et reconnaissant une structure d' ARN double-brin coiffée d'une tétra-boucle NGNN. Cette structure se retrouve aussi dans plusieurs ARNm et, dans ce cas, le clivage par la RNase III résulte en la dégradation de I 'ARNm, et par conséquent en une régulation négative de l'expression de ce gène. Les travaux présentés dans cette thèse ont porté dans un premier temps sur la caractérisation des effets de la perte de la RNase III chez la levure. Une première publication a traité de la relation entre la localisation de cet enzyme et le déroulement de la division cellulaire démontrant que le changement de compartiment de la RNase III du nucléole vers le noyau contribuait à la progression normale du cycle cellulaire. Une deuxième publication s'est intéressée à l'interaction entre cet enzyme, impliqué dans la maturation de l' ARNr, et la machinerie de transcription spécialisée dans la production de cet ARN. La RNase III de levure a ensuite servi d'outil pour identifier des ARNm susceptibles d'être régulés de manière posttranscriptionnelle au niveau du noyau et à démontrer que cette dégradation jouait un rôle dans la régulation de ces gènes. Effectivement, dans le cas étudié, cette dégradation contribue à la robustesse de la réponse de la levure au stress des parois. Cette découverte ouvre un nouveau champ de recherche dans lequel il sera intéressant d'identifier les mécanismes de régulation de ce clivage et d'intégrer cette voie de régulation à différentes autres voies.

Abstract: Gene regulation allows cells to control their metabolism, growth, division and adaptation to environmental changes. Every step of the genetic information transmission chain is regulated. One of the targets of gene regulation is the mRNA that acts as an intermediate between DNA and proteins. Regulation of the mRNA can happen at the level of its synthesis, processing and degradation. The RNase III of Saccharomyces cerevisiae , Rnt1p, is a nuclear enzyme implicated in the processing of many non-coding RNAs. Rnt1p binds and cleaves double-strand RNA structures capped by NGNN tetra-loops. Such structures can also be found in many mRNAs. Cleavage within the coding sequence of a mRNA results in its degradation and thus contributes to negatively regulate the expression of its gene. The work presented in this thesis characterized the effects of the loss of Rnt1p in yeast. A first publication highlighted the relationship between the localization of this enzyme and cell cycle progression. A change in localization of Rnt1p from the nucleolus to the nucleoplasm contributes to passage through G2/M. A second publication focused on the interaction between Rnt1p and the rRNA transcription machinery. Rnt1p was found to interact with RNA pol I and to be implicated in its transcription termination. We also used Rnt1p as a tool to uncover mRNAs that are posttranscriptionaly regulated in the nucleus. The case studied in this work shows a role for this nuclear degradation mechanism towards promoting the robustness of the cell wall stress response.