Propriétés stucturales et fonctionnelles du domaine UBA de Mex67 : le récepteur d'export nucléaire des ARNm

par Maria Hobeika

Thèse de doctorat en Génomes et protéines

Sous la direction de Catherine Dargemont.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    De manière concomitante à leur synthèse, les ARNm néotranscrits sont sujets à différentes étapes de maturation conduisant à la formation de complexes ribonucléoprotéiques (RNPm) compétents pour l'export. Ces RNPm matures sont reconnus par le récepteur d'export, Mex67 chez la levure, TAP chez les métazoaires, qui assure leur translocation à travers le pore nucléaire. De récentes études ont montré que l'ubiquitination joue un rôle régulateur majeur dans l'export des ARNm. De manière intéressante, Mex67/TAP présente dans sa région C-terminale un domaine UBA (Ubiquitin associated) jusqu'à présent caractérisé pour son interaction avec les nucléoporines. L'objectif de cette thèse a été d'approfondir les propriétés structurales et fonctionnelles du domaine UBA de Mex67 en vue de mieux comprendre le rôle de l'ubiquitination dans l'export nucléaire des ARNm. Nous avons tout d'abord montré que le domaine UBA de Mex67 est capable de lier l'ubiquitine ainsi que des partenaires spécifiques ubiquitinés par des mécanismes que nous avons identifiés, tels que Hpr1, facteur impliqué dans l'élongation de la transcription ou encore Swd2 participant à la méthylation de l'histone H3 et à la maturation des ARNm à leur extrémité 3'. D'un point de vue structural, nous avons mis en évidence la particularité de ce domaine qui, en plus des trois hélices caractéristiques des domaines UBA, présente une hélice supplémentaire (hélice H4). Nos résultats montrent que cette hélice H4 interfère avec le site de liaison à l'ubiquitine d'une part et est nécessaire à la reconnaissance des substrats spécifiques tel que d'Hprl d'autre part. Plus précisément, l'interaction entre le domaine UBA de Mex67 et Hpr1 via l'hélice H4 provoque un changement conformationnel qui permet de rétablir le site de liaison à l'ubiquitine coordonnant ainsi la reconnaissance simultanée de l'ubiquitine et de substrats spécifiques. In w'tfo, le domaine UBA de Mex67 est important pour le recrutement co-transcriptionnel du récepteur et joue un rôle crucial dans l'export des ARNm. Nous avons par ailleurs montré que l'interaction entre le domaine UBA de Mex67 et Hpr1 ubiquitiné facilite le recrutement du récepteur couplant ainsi export des ARNm et élongation de la transcription. De manière plus générale, nous proposons un modèle de travail selon lequel Mex67 pourrait participer à la coordination des machineries de biogenèse et d'export des ARNm grâce à la capacité de son domaine UBA à interagir spécifiquement et de façon dynamique avec des partenaires ubiquitinés impliqués dans différentes étapes de la biogenèse des ARNm.

  • Titre traduit

    Structural and fonctional properties of the ubiquitin-asociated domain of Mex67, the mRNA nuclear export factor


  • Résumé

    Concomitantly to their transcription, newly synthesised mRNAs undergo several processing steps leading to export competent ribonucleoprotein particles (mRNP). Fully mature mRNPs are recognised by the essential mRNA export receptor Mex67 in yeast, TAP in metazoans, which promotes their translocation through the nuclear pore complex. Recent studies have shown that the ubiquitin pathway is involved in the regulation of mRNA nuclear export. Interestingly, the essential mRNA export receptor Mex67/TAP harbours in its C-terminus a UBA (Ubiquitin associated) domain so far described to interact with nucleoporins. The aim of this thesis was to analyse the structural and functional properties of the UBA domain of Mex67 in order to better understand the role of ubiquitylation in mRNA export. Our studies first showed that the UBA of Mex67 is able to bind ubiquitin and led to the identification of distinct and ubiquitinylated spécifie UBA-Mex67 interacting proteins implicated in different steps of transcription, including Hpr1, a transcription elongation factor and Swd2 which participates in histone H3 methylation and 3' end processing of mRNAs. The determination by NMR of the structure of the UBA domain of Mex67 has revealed a classical UBA-fold consisting of three alpha helices. However, it differs from other studied UBA domains by the presence of an additional C-terminal helix (helix H4). We found that helix H4 interferes with the ability of the UBA domain to interact with ubiquitin. However, H4 is also essential for the interaction with specific substrates like Hpr1 and once engaged in such interaction, a conformational change occurs that unmasks the ubiquitin binding site and restores the ability of UBA-Mex67 to interact ubiquitin. Altogether, these results led us to propose that the additional fourth helix of the UBA domain of Mex67 acts as a molecular switch that restricts UBA-Mex67/ubiquitin interaction to specific targets. In vivo, we reported that the UBA domain of Mex67 is not only required for proper nuclear export but also contributes to early co-transcriptional recruitment of the receptor. We showed that the interaction between UBA of Mex67 and Hpr1 facilitates the recruitment of the receptor coupling by this way nuclear export to transcription elongation. More generally, we proposed a working hypothesis in which Mex67 could participate in the coordination of biogenesis and export machineries due to the dynamic interaction of its UBA domain with specific partners implicated in different steps of mRNAs biogenesis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 430 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2008) 225
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