Étude comparative par RMN d'une transposase PiggyBac et sa transposase domestiquée PiggyMac

par Séverine Moriau

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie structurale

Sous la direction de Nelly Morellet.

Le président du jury était Denis Merlet.

Le jury était composé de Nelly Morellet, Françoise Ochsenbein, Sandra Duharcourt.

Les rapporteurs étaient Carine Tisné, Jean-Pierre Simorre.


  • Résumé

    Les transposases sont des enzymes qui reconnaissent des séquences spécifiques sur l'ADN aux bornes des transposons (éléments à transposer) et catalysent des réactions de coupure et de transfert de brins. La mobilité des transposons entraîne la plasticité des génomes, et dans certains cas, l'exaptation de gènes de transposons contribue à l'émergence de nouvelles fonctions cellulaires. La paramécie est un modèle eucaryote unicellulaire extraordinaire pour étudier le rôle des transposases domestiquées de PiggyBac (nommées PiggyMac et PiggyMac-like) dans le réarrangement programmé de son génome. Ces dernières contribuent à l'assemblage de son génome somatique au cours du cycle sexuel. Les principaux axes de ce projet se sont centrés sur l’étude structurale de la transposase PiggyBac (issue de Trichoplusia ni) et une étude d’interaction avec des séquences particulières de son transposon. Ainsi qu’une étude structurale de la transposase domestiquée PiggyMac chez la paramécie.La première structure obtenue (domaine riche en cystéine de la transposase PiggyBac) montre une structuration en doigt de zinc de type PHD-RING. Il a été démontré in vivo et in vitro l’importance du domaine riche en cystéines (CRD) de PiggyBac pour une activité d’excision et d’intégration du transposon PiggyBac. Nous avons pu mettre en évidence que le CRD de PiggyBac cible des séquences spécifiques d’ADN qui sont localisées dans les séquences TIR (Terminal Inverted Repeat) gauche et droite du transposon. Grâce aux résultats issus de la RMN, des modèles de complexes protéine-ADN ont pu être établis.Concernant PiggyMac (transposase PiggyBac domestiquée), son domaine riche en cystéines et histidines a pu être produit doublement marqué (15N et 13C) dans E.coli. Des études structurales en RMN et l'utilisation d'un programme de modélisation moléculaire CYANA ont permis d’accéder à la structure tridimensionnelle de ce domaine.Nous montrons que celui-ci se replie en doigt de zinc entrelacé qui lie deux ions zinc avec un total de huit histidines et cystéines (résultat en cours de publication). La configuration de ce doigt de zinc est différente de celui de PiggyBac et même nouveau dans la littérature concernant ce peptide. Cette étude a permis de mettre en évidence un nouveau type de doigt de zinc.

  • Titre traduit

    Comparative study by NMR of PiggyBac transposase and its domesticated transposase, PiggyMac


  • Résumé

    Transposases are enzymes that recognize specific DNA sequences across transposons (elements to transpose) and catalyze cleavage and transfer reactions strands. The mobility of transposons causes the genome plasticity, and in some cases, the transposon gene exaptation contributes to the emergence of new cellular functions. Paramecium is an extraordinary unicellular eukaryotic model to study the role of transposases domesticated PiggyBac (named PiggyMac and PiggyMac-like) in the programmed rearrangement of its genome. These contribute to the assembly of the somatic genome during sexual cycle. The main axes of this project have focused on the structural study of the transposase PiggyBac (derived from Trichoplusia ni) and an interaction study with particular sequences of the transposon. And a structural study of the transposase domesticated PiggyMac in Paramecium.The first structure obtained (cysteine-rich domain of the transposase PiggyBac) shows a structure in PHD-RING-type zinc finger. It has been demonstrated in vivo and in vitro the importance of the cysteine-rich domain (CRD) of PiggyBac for excision activity and integration of the transposon PiggyBac. We were able to show that the CRD PiggyBac target specific DNA sequences that are located in the TIR sequences (Inverted Terminal Repeat) left and right of the transposon. Thanks to the NMR results, protein-DNA complexes models were established.Regarding PiggyMac (PiggyBac domesticated transposase), its cysteine ​​and histidine rich domain has been doubly labeled product (15N and 13C) in E. coli. NMR structural studies and the use of a CYANA molecular modeling program allowed to access the three-dimensional structure of this domain.We show that it folds into interlaced zinc finger that binds two zinc ions with a total of eight histidine and cysteine ​​(results being published). The configuration of this zinc finger is different from that of PiggyBac and even new in the literature concerning this peptide. The study highlighted a new type of zinc finger.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud 11. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.