Non-Mendelian inheritance of mating-type determination in Paramecium tetraurelia : Role of the scnRNA pathway

par Deepankar Pratap Singh

Thèse de doctorat en Génétique Moléculaire et Cellulaire

Sous la direction de Eric Meyer.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Cette thèse est une étude des mécanismes moléculaires de la détermination des types sexuels chez le cilié Paramecium tetraurelia, et de leur hérédité non mendélienne. L’identification de mutations affectant les types sexuels montre que le type E dépend de l’expression de la protéine trans-membranaire mtA, elle-même dépendant des facteurs de transcription mtB et mtC. Le type O est déterminé par l’excision du promoteur de mtA pendant le développement du macronoyau somatique à partir du micronoyau germinal, un stade où le génome est entièrement réarrangé pour éliminer éléments transposables et séquences dérivées. Ces délétions sont ciblées par les scnARN, petits ARN germinaux produits à la méiose qui sondent d’abord le génome macronucléaire maternel pour y identifer les séquences absentes, puis reproduisent ces délétions dans le macronoyau zygotique. L’excision du promoteur de mtA est régulée par les scnARN, ce qui explique l’hérédité maternelle des types sexuels. Chez l’espèce jumelle P. Septaurelia, les gènes sont conservés mais le type O est déterminé par des délétions de séquences codantes dans mtB. Trois conclusions principales sont tirées de cette étude: (1) l’évolution indépendante de mécanismes similaires chez ces deux espèces suggère que la voie des scnARN est aisément recrutée pour assurer la régulation de gènes cellulaires et l’hérédité épigénétique de polymorphismes phénotypiques; (2) le gène mtF, requis pour le type O, code pour un nouveau facteur trans impliqué dans certains réarrangements; (3) un polymorphisme d’insertion dans le gène mtB germinal révèle une conséquence inattendue de la voie des scnARN, susceptible de causer dysgenèse hybride et spéciation

  • Titre traduit

    SncRNA-mediated deletions, potentially resulting in hybrid dysgenesis and speciation


  • Résumé

    This thesis presents a study of the molecular mechanisms underlying the determination of mating types in the ciliate Paramecium tetraurelia, and their non-Mendelian inheritance. The identification of mutations known to affect mating types reveals that type E depends on expression of the transmembrane protein mtA, which in turn requires the transcription factors mtB and mtC. Type O is determined by excision of the mtA promoter during the development of the somatic macronucleus from the germline micronucleus, a stage when the genome is entirely rearranged to eliminate transposable elements and their single-copy remnants. These deletions are targeted by scnRNAs, germline-derived small RNAs produced during meiosis that first scan the maternal macronuclear genome to identify missing sequences, and then allow the zygotic macronucleus to reproduce the same deletions. Excision of the mtA promoter is regulated by the scnRNA pathway, explaining the maternal inheritance of mating types. In the sibling species P. Septaurelia, mating-type genes are conserved but type O is determined by coding-sequence deletions in mtB. Three main conclusions are drawn from this study: (1) independent evolution of similar mechanisms in the two species suggests frequent exaptation of the scnRNA pathway to regulate cellular genes and to mediate epigenetic inheritance of phenotypic polymorphisms; (2) the mtF gene, required for type O determination, encodes a novel trans-acting factor involved in a subset of rearrangements; (3) an insertion polymorphism in the germline mtB gene reveals an unanticipated consequence of scnRNA-mediated deletions, potentially resulting in hybrid dysgenesis and speciation

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([221] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-149. 238 réf. bibliogr.

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