Evolution des voies de formation d'asparagine et d'asparaginylation de l'ARNt

par Hervé Roy

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Daniel Kern.

Soutenue en 2002

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Les voies directe et indirecte d'asparaginylation de l'ARNt impliquent 2 enzymes particulières, une aspartyl-ARNt synthétase (AspRS) capable de charger l'ARNtAsn et l'ARNtAsp aussi efficacement et une amidotransférase ARNt dépendante (AdT) qui convertie l'Asp-ARNtAsn en Asn-ARNtAsn. Cette voie, fréquemment utilisée chez les microorganismes, est aussi bien employée pour la formation de l'Asn-ARNtAsn que pour la synthèse ARNt dépendante de l'Asn. Nous avons établi l'interrelation structure-fonction particulière des AspRS. Les AspRS archaebactériennes possèdent une spécificité relâchée alors que les AspRS eubactériennes ont une spécificité stricte. Nous avons cristallisé l'AspRS de spécificité relâchée de Thermus thermophilus et la comparaison de sa structure avec celle d'une AspRS de spécificité stricte montre que la spécificité est due a une boucle qui contacte l'anticodon de l'ARNt. Cette observation a été confirmée par mutagenèse en convertissant la spécificité stricte d'une AspRS en spécificité relâchée. Des études préliminaires avaient suggéré que l'Asn-ARNtAsn n'est pas reconnu par le facteur d'élongation EF-Tu, qui est normalement responsable de l'acheminement des aa-ARNt sur le ribosome. Les bases moléculaires de la discrimination de l'Asp-ARNtAsn des aa-ARNt homologues ont été révélées par l'utilisation de variant de l'ARNt et de la protéine. Nous avons cloné et surproduit l'AdT de T. Thermophilus et nous avons montré sa capacité d'amidation de l'Asp-ARNtAsn aussi bien que le Glu-ARNtGln. Nous avons également démontré que certaines archaebactéries possèdent une AspRS de spécificité stricte et le système complet de l'asparaginylation directe de l'ARNtAsn. En effet, ces organismes possèdent une Asn synthétase qui présente environ 40% d'identité de séquence avec les AspRS et les AsnRS.


  • Résumé

    Indirect pathway of tRNA asparaginylation involves two particular enzymes, an aspartyl-tRNA synthetase (AspRS) that is able to aspartylate tRNAAsp as well as tRNAAsn and a tRNA-dependant amidotransferase (Adt) that converts Asp-tRNAAsn into Asn-tRNAAsn. This pathway, frequent in microorganisms, is used either to form Asn-tRNAAsn or to synthesize Asn. Our first investigations established the interrelation between structural and functional peculiarities of AspRS. AspRS from the archaebacterial structural group exhibits a dual specificity for tRNA whereas AspRS from the eubacterial group is monospecific. We have crystallized the dual-specific AspRS from Thermus thermophilus and comparison of its structure to that of a monospecific AspRS shows that specificity AspRS is due to a single loop that contacts the anticodon of tRNA. This observation has been confirmed by mutagenesis to convert a monospecific AspRS into a dual one. Preliminary studies had shown that Asn-tRNAAsn is not recognized by the elongation factor Tu, which is normally responsible for delivering aa-tRNA to the ribosome. The molecular basis of discrimination of Asp-tRNAAsn versus the correct aa-tRNA has been revealed by use of protein and tRNA variants. We have cloned and overproduced the Adt from T. Thermophilus. We have shown its ability to amidate Asp-tRNAAsn as well as Glu-tRNAGln. We have also demonstrated that archaebacteria possessing a specific AspRS also possess the complete system for direct asparaginylation of tRNAAsn. Indeed, they also possess an asparagine synthetase that shares high identity with AspRS and AsnRS.

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Informations

  • Détails : Pagination multiple 325-[131] p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 305-325

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2002;4200
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