Identification des protéines de liaison à l’ARN contrôlant la traduction des ARNm 5’TOP et caractérisation de leur régulation par la voie mTOR

Identification of RNA binding proteins controlling 5’TOP mRNAs translation and characterization of their regulation by mTOR pathway

• Auteur / Autrice : Aurélien Nouschi
• Direction : Stefano Fumagalli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 15/09/2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Mario Pende
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stefano Fumagalli, Mario Pende, Stéphane Pyronnet, Jacques Montagne, Pierre Fafournoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Pyronnet, Jacques Montagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie moléculaire

Nucléotides pyrimidiques

Ribosomes

Mots clés libres

Biogenèse des ribosomes

Mechanistic Target of Rapamycin (mTOR)

Régulation traductionnelle

5’ Terminal OligoPyrimidine (5’TOP)

La-related protein 1 (Larp1)

Ribosome biogenesis

Mechanistic Target of Rapamycin (mTOR)

Translational regulation

5’ Terminal OligoPyrimidine (5’TOP)

La-related protein 1 (Larp1)

Résumé

La biogenèse des ribosomes est un processus complexe finement régulé pour s’adapter à la disponibilité en nutriments et en facteurs de croissance ainsi qu’à la présence éventuelle de stress. Une étape clé de la régulation de la biogenèse des ribosomes se fait par la régulation de la traduction des ARNm 5’ Terminal OligoPyrimidine (5’TOP) qui codent pour les protéines ribosomiques. Bien que la voie de signalisation mechanistic Target of Rapamycin (mTOR) ait été identifiée depuis des décennies comme activatrice de cette traduction des ARNm 5’TOP, les régulateurs impliqués ainsi que leur contrôle par la voie mTOR n’ont jamais été identifiés avec précision. Dans ce travail, nous avons montré que La-related protein 1 (Larp1), une protéine de liaison à l’ARN cible de mTOR, est indispensable à l’inhibition de la traduction des ARNm 5’TOP en aval de mTOR. De plus, Larp1 semble participer à l’inhibition de la formation du complexe d’initiation de la traduction eIF4F, qui est responsable du recrutement du complexe de pré-initiation 43S sur la coiffe m7G présente à l’extrémité 5’ de tous les ARNm. Nous avons également démontré que Larp1 peut se lier à la protéine Poly(A)-Binding Protein (PABP) et à la protéine de la petite sous-unité ribosomique RPS6 et que cette dernière interaction diminue lorsque les sites de phosphorylation de Larp1 dépendants de mTOR Ser 689 et 697 sont mutés en alanine. Ces résultats représentent une avancée importante dans la compréhension de la régulation de la traduction des ARNm 5’TOP par la voie mTOR. Cependant, des études complémentaires sont nécessaires afin de comprendre plus en détail le mécanisme exact par lequel Larp1 réprime la traduction des ARNm 5’TOP.

Ribosome biogenesis is a process that is finely tuned to adapt to nutrients and growth factors availability as well as to cellular stress and insults. Ribosomal proteins, the protein component of ribosomes, are encoded by 5’ Terminal Oligopyrimidine (5’TOP) mRNAs. A key step in ribosome biogenesis is the up-regulation of the translation of 5’TOP mRNAs. Although the mechanistic Target of Rapamycin (mTOR) pathway have been known for decades to promote 5’TOP mRNAs translation, the regulators involved and their control by the mTOR pathway remains obscure. In this work we demonstrated that La-related protein 1 (Larp1), an RNA-binding protein and substrate of mTOR, is necessary for the inhibition of 5’TOP mRNAs translation downstream of mTOR. In particular Larp1 seems to interfere with the formation of the translation initiation complex eIF4F, which is responsible for the recruitment of the 43S preinitiation complex to the m7G cap present at the 5’ end of mRNAs. Furthermore we found that Larp1 interacts with the protein Poly(A)-Binding Protein (PABP) and with the small ribosomal subunit protein RPS6 and that the latter interaction is decreased by mutation to alanine of the mTOR-dependent phosphorylation sites Ser 689 and 697. These findings are an important contribution to the understanding of the regulation of the translation of 5’TOP mRNAs by the mTOR pathway. Nevertheless more studies will be needed in order to dissect the mechanism by which Larp1 represses translation of 5’TOP mRNAs.