Functional diversity within a ribosomal-like protein family in Arabidopsis thaliana

par ChuanDe Wang

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Hakim Mireau.

Soutenue le 27-11-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Yves Choquet.

Le jury était composé de Hakim Mireau, Yves Choquet, Oren Ostersetzer-Biran, Kamel Hammani, Olivier Namy.

Les rapporteurs étaient Oren Ostersetzer-Biran, Kamel Hammani.

  • Titre traduit

    Diversité fonctionnelle au sein d'une famille de protéines de type ribosomique chez Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    L'expression des ARN mitochondriaux et chloroplastiques des plantes implique un grand nombre de modifications post-transcriptionnelles, parmi lesquelles l'épissage des introns est un processus essentiel. Sur la base de leur structure et des mécanismes d'épissage associés, les introns peuvent être classés en deux familles et ceux présents dans les organites des plantes appartiennent au groupe II. Les introns mitochondriaux et chloroplastiques de groupe II sont fortement dégénérés et ont perdu la capacité de s'auto-épisser in vivo. Leur élimination nécessite l’action de nombreux facteurs protéiques codés dans le noyau et importés dans les organites. Les protéines de liaison à l'ARN jouent un rôle prédominant dans ce processus complexe. Les protéines ribosomales sont des protéines abondantes se liant à l'ARN et peuvent être recrutées pour remplir diverses fonctions annexes. Au cours de ma thèse, j’ai étudié la fonction des protéines de type uL18 chez Arabidopsis, qui comprend 8 membres. Ces protéines partagent un domaine uL18 plutôt dégénéré, mais dont la structure est conservée, et dont la fonction initiale est de permettre l’association avec l’ARNr 5S. Nos résultats ont montré que cinq protéines de type uL18 sont adressées aux mitochondries et trois aux chloroplastes. Deux d’entre elles correspondent à de véritables protéines ribosomales uL18 associées aux ribosomes des organites, tandis que deux autres (uL18-L1 et uL18-L8) se sont transformées en facteurs d'épissage et sont nécessaires à l'élimination d’introns mitochondriaux ou chloroplastiques spécifiques. L'analyse d'un troisième membre de la famille, uL18-L5, a révélé qu'il participait à l'épissage de nombreux introns mitochondriaux. Mes résultats ont permis de révéler que les facteurs dérivés des protéines ribosomales uL18 jouent un rôle essentiel dans l’épissage des introns du groupe II mitochondriaux ou chloroplastiques chez les végétaux et que ces fonctions ciblent sot un seul intron ou bien plusieurs d’entre eux.


  • Résumé

    RNA expression in plant organelles implies a large number of post-transcriptional modifications in which intron splicing is an essential process. Based on RNA structures and splicing mechanisms, introns can be classified into two families and organellar introns of seed plants are categorized as group II. Organellar group II introns are highly degenerate and have lost the ability to self-splice in vivo. Their removal from transcripts is thus facilitated by numerous nuclear-encoded proteins that are post-translationaly imported into organelles. Among them, RNA binding proteins play predominant roles in this complex process. Ribosomal proteins are abundant RNA-binding proteins and could be recruited to carry out multifarious auxiliary functions. During my thesis, I investigated the function of the uL18 ribosomal-like protein family in Arabidopsis that comprises 8 members. The members of this protein family share a rather degenerate but structurally conserved uL18 domain whose original function is to permit association with the 5S rRNA. Our results showed that five uL18-Like proteins are targeted to mitochondria and three to chloroplasts. Two of these proteins correspond to real ribosomal uL18 proteins that incorporate into organellar ribosomes, while two other members (uL18-L1 and uL18-L8) have turned into splicing factors and are required for the removal of specific mitochondrial or plastid group II introns. The analysis of a third member, uL18-L5, revealed that it participated in the splicing of numerous mitochondrial introns. Our results revealed that uL18-like factors play essential roles in group II intron splicing in both mitochondria and plastids of plants and that these functions could target a single or multiple introns.



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