Etudes biophysiques de l'interaction entre la protéine humaine TRBP et un précurseur de microARN oncogène

par Matthieu Benoit

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Jérôme Boisbouvier et de Michael Plevin.

Soutenue le 05-07-2013

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut de Biologie Structurale (équipe de recherche) .

Le président du jury était Carlo Petosa.

Les rapporteurs étaient Bruno Kieffer, Carine Tisne.


  • Résumé

    Les microARNs sont une classe de petits ARNs non codants qui régulent l'expression des gènes via un mecanisme d'interference par ARN. Les microARNs humains sont produits par une série de réactions enzymatiques. En particulier, dans le cytoplasme le precurseur de miRNA (pre-miRNA) est reconnu et clivé par un complexe contenant l'enzyme RNAse III Dicer et plusieurs cofacteurs protéiques. La proteine TRBP (HIV TAR RNA binding protein) est l'un de ces cofacteurs et augmente la stabilité du complexe, influe sur la cinétique, la position du clivage et a role potentiel dans la reconnaissance du substrat et dans le transfet du produit vers le complexe RISC (RNA-induced silencing complex) effecteur de l'interference par ARN. TRBP est composé de 3 domaines de liaison aux ARN doubles brin (dsRBDs). La région d'interaction de TRBP avec les ARNs est composé des deux premiers dsRBDs liés par une région interdomaine non charactérizée. La présente étude rapporte la caractérisation biophysique in vitro de la région d'interaction avec les ARNs de TRBP dans l'état apo de TRBP ou dans l'état lié avec les deux precurseurs cytoplasmique successifs du microARN oncogène miR-155 comprenant la tige boucle pre-miR-155 et le duplex miR-155/miR-155* résultat du clivage de pre-miR-155 par Dicer. L'étude montre que la région d'intéraction de TRBP avec les ARNs est monomerique, est composée de deux dsRBDs independants en solution et que la région interdomaine de 60 résidus est flexible. Le premier dsRBD, non caractérisé précédement en solution est le siège d'un equilibre plié/déplié integral dans une grande gamme de conditions physico-chimiques. Les deux premiers dsRBDs de TRBP peuvent interagir avec un même precurseur de microARN et deux régions d'interaction de TRBP avec les ARNs peuvent interagir avec un même precuseur. La région d'interaction de TRBP avec les ARNs interagit avec pre-miR-155 et le duplex miR-155/miR-155* avec des affinités très similaires. Dans le complexe avec une région d'interaction de TRBP avec les ARN liée à pre-miR-155 ou au duplexe miR-155/miR-155*, aucune indice de contact entre les deux dsRBDs n'a été detecté et la protéine interagit avec les deux precurseurs par la même surface d'interaction. Les informations récoltées suggèrent que TRBP peut jouer un rôle avant et après le clivage des pre-miARN par Dicer, notamment dans le complexe de chargement de RISC.

  • Titre traduit

    Biophysical studies of the interaction between the human protein TRBP and an oncogenic microRNA precursor


  • Résumé

    MicroRNAs (miRNA) are a class of small non-coding RNAs that regulate gene expression through RNA interference (RNAi). Human miRNAs are generated via a series of enzymatic processing steps. In particular, in the cytoplasm, the precursor miRNA (pre-miRNA) is recognized and cleaved by a complex containing the RNase III enzyme Dicer and several non-catalytic accessory proteins. HIV TAR element-binding protein (TRBP) is a constituent of the Dicer complex, which augments complex stability, has effect on the cleavage kinetics and on the cleavage site and potentially functions in substrate recognition and product transfer to the RNA-induced silencing complex (RISC). TRBP is composed of three double stranded RNA binding domains (dsRBDs). The RNA binding region of TRBP is composed of the first two dsRBDs and an uncharacterized interdomain region. The present study reports the in vitro biophysical characterization of the RNA binding region of TRBP in the apo state and in the RNA bound state with the two successive cytoplasmic precursors of the oncogenic human microRNA miR-155, the hairpin pre-miR-155 and the related Dicer product miR-155/miR-155* duplex. The study shows that the RNA binding region of TRBP is monomeric and comprises two independent double-stranded RNA-binding domains connected by a 60 residues flexible linker. The first dsRBD, uncharacterized previously in solution, undergoes a full folding/unfolding equilibrium in a wide range of physico-chemical conditions. The two first dsRBDs of TRBP can interact with one microRNA precursor and two RNA binding regions can interact with one precursor molecule. The RNA-binding region of TRBP interacts with both pre-miR-155 and miR-155/miR-155* duplex with similar affinities. In the complex with one RNA binding region of TRBP bound to either pre-miR-155 or miR-155/miR-155* duplex, no evidence of contact between the two dsRBDs were observed and the protein interacts with both precursors via the same protein binding surface. The data presented here suggest that the RNA binding region of TRBP can play a role before and after processing of pre-miRNAs by Dicer, including in the RISC loading complex.


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