Institut de Génétique et Microbiologie
UMR 8621

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Team members 2011

Genomic, Structure and Translation

Tél : 01 69 15 50 51
Email : olivier.namy(AT)igmors.u-psud.fr

Equipe

Olivier NAMY, Chargé de Recherche, CNRS
Agnès BAUDIN-BAILLIEU, Maître de Conférences, Université Paris 11
Laure BIDOU, Maître de Conférences, Université Paris 6
Stéphane DEMAIS, Assistant-Ingénieur, CNRS
Céline FABRET, Maître de Conférences, Université Paris 11
Isabelle HATIN, Ingénieur d’Etudes, Université Paris-Sud 11
Jean-Pierre ROUSSET, Professeur, Université Paris-Sud 11
Matthieu SAGUY, Post-doc (ANRS)
Rachel LEGENDRE, Ingénieur d’études, ANR
Sandra BLANCHET, Doctorante
Olivier BUGAUD, Doctorant
Patrick THIAVILLE, Doctorant (University of Florida)

 Site de l’équipe

Projets

Le décodage de l’information génétique peut parfois être modifié par des séquences et structures sur l’ARNm, aboutissant à des événements de décalage de cadre de lecture, de translecture ou de redéfinition de codons stop ; on parle alors de recodage. L’analyse de ces événements est un moyen puissant pour comprendre le fonctionnement normal de la machinerie de traduction. De plus, nous nous intéressons aux régulations de l’expression génique par ces événements de recodage, afin de mieux appréhender leur importance physiologiques.
Nous avons dans l’équipe deux organismes modèles : La levure Saccharomyces cerevisiae et les cellules de mammifères en culture (souris, humaines).
Nos projets font appel à des approches pluridisciplinaires avec de nombreuses interfaces avec la bioinformatique et la physique.

Le recodage comme outils pour mieux comprendre le fonctionnement du ribosome.

Grâce au recodage nous étudions à la fois le maintien du cadre de lecture lors de l’élongation de la traduction, mais aussi la reconnaissance des codons stop par le complexe de terminaison.

• Les événements de décalage du cadre de lecture sont parmi les plus fréquemment rencontrés chez les virus, tels que le HIV-1, MMTV ou le SRAS, mais on les trouve aussi dans certains gènes cellulaires, ou ils régulent l’expression de la protéine (prfB, OAZ1, EST3…).
  Ces événements sont stimulés par des structures secondaires (tige boucle ou pseudonoeud), qui manipulent le ribosome pour augmenter transitoirement le taux d’erreur. Grâce à des approches en cryo-EM, mais aussi en particule unique, nous étudions comment ces structures secondaires modifient le fonctionnement du ribosome.

• La translecture de codon stop, correspond à l’incorporation d’un ARNt chargé au niveau du codon stop. Ce phénomène est très fortement influencé par le contexte nucléotidique entourant le codon stop, sans que l’on comprenne encore comment ces nucléotides influencent la reconnaissance du stop par le complexe de terminaison. Nous étudions comment eRF1 reconnait le codon stop par des approches de génétique et biologie moléculaire mais aussi par des approches structurales pour déterminer la structure du complexe au sein du ribosome. En parallèle les approches biophysiques que nous menons en collaboration avec une équipe de physiciens de l’Institut d’Optique devraient nous permettre d’accéder aux paramètres cinétiques de cette réaction. En particulier les changements de conformation de la protéine pourront être suivie par FRET.
  Nos travaux sur la translecture nous ont également amené à nous intéresser aux « maladies à codons stop ». En effet, environ 10% des maladies génétiques sont dues à l’apparition d’une mutation non sens dans la séquence codante d’un gène.
  Depuis quelques années, une nouvelle approche thérapeutique est à l’étude, qui consiste à obtenir la suppression traductionnelle (translecture) de la mutation, par l’utilisation de drogues interférant avec l’efficacité de reconnaissance du codon de terminaison prématuré. Il s’agit principalement d’antibiotiques de la famille des aminoglycosides (gentamicine, amikacine).
  Nous recherchons actuellement de nouvelles molécules inductrices de translecture qui seraient plus actives et moins toxiques que celles utilisées actuellement.

Le recodage pour réguler l’expression des gènes

Le recodage joue un rôle physiologique essentiel dans l’expression de certains gènes, aussi bien chez l’homme que les levures ou les bactéries.

• En collaboration avec l’équipe d’A. Denise (IGM), nous avons développé une approche de génomique comparative pour rechercher de nouvelles cibles de recodage dans les génomes de levures. Les gènes candidats ainsi identifiés sont ensuite analysés par des techniques de biologie moléculaire, de génétique et de biochimie.

• Nous nous sommes aussi intéressé, à l’incorporation de la pyrrolysine chez les archae. Cette acide aminé, le 22ème naturellement incorporé dans les protéines, a été découvert dans une archae méthanogène. Il est incorporé par un ARNt spécifique au niveau d’un codon UAG. Nous avons identifié une structure secondaire que nous avons appelé PYLIS, qui est impliqué dans l’efficacité d’incorporation de cette acide aminé in vivo.

• Le recodage peut aussi être régulé par des facteurs cellulaires. Le cas de S. cerevisiae est particulièrement intéressant en raison de l’existence du prion [PSI+]. Ce prion correspond à un changement de conformation du facteur de terminaison eRF3. Ce changement de conformation, entraîne l’agrégation et l’inactivation partielle de ce facteur, créant ainsi une déplétion en complexe de terminaison fonctionnel. Ainsi dans une souche [PSI+] l’efficacité de translecture est fortement augmentée. L’apparition de ce prion s’accompagne d’une grande variété de phénotypes secondaires. Nous avons montré pour la première fois que l’expression du gène codant l’antizyme de l’ornithine décarboxylase (OAZ1) était régulée par la présence du prion [PSI+]. Ceci entraîne une modification de la concentration intracellulaire des polyamines, qui est responsable de la moitié des phénotypes associés à [PSI+].

Publications récentes (2011-2012)

Equipe Olivier NAMY
 Bidou L, Allamand V, Rousset JP, Namy O.
Sense from nonsense : therapies for premature stop codon diseases.
Trends Mol Med. 2012 Nov ;18(11):679-88

 Floquet C, Hatin I, Rousset JP, Bidou L.
Statistical analysis of readthrough levels for nonsense mutations in Mammalian cells reveals a major determinant of response to gentamicin.
PLoS Genet. 2012 Mar ;8(3):e1002608

 Baudin-Baillieu A, Fabret C, Namy O.
Are prions part of the dark matter of the cell ?
Prion. 2011 Oct-Dec ;5(4):299-304

 Floquet C, Rousset JP, Bidou L.
Readthrough of premature termination codons in the adenomatous polyposis coli gene restores its biological activity in human cancer cells.
PLoS One. 2011 ;6(8):e24125

 Desmolaize B, Fabret C, Brégeon D, Rose S, Grosjean H, Douthwaite S.
A single methyltransferase YefA (RlmCD) catalyses both m5U747 and m5U1939 modifications in Bacillus subtilis 23S rRNA.
Nucleic Acids Res. 2011. Aug 8

 Kabani M, Cosnier B, Bousset L, Rousset JP, Melki R, Fabret C.
A mutation within the C-terminal domain of Sup35p that affects [PSI(+) ] prion propagation.
Mol Microbiol. 2011. Aug ;81(3):640-58

 Marchadier E, Carballido-López R, Brinster S, Fabret C, Mervelet P, Bessières P, Noirot-Gros MF, Fromion V, Noirot P.
An expanded protein-protein interaction network in Bacillus subtilis reveals a group of hubs : Exploration by an integrative approach.
Proteomics. 2011. Aug ;81(3):640-58

 Cosnier B, Kwapisz M, Hatin I, Namy O, Herman le Denmat S, Morillon A, Rousset JP, Fabret C.
A Viable Hypomorphic Allele of the Essential IMP3 Gene Reveals Novel Protein Functions in Saccharomyces cerevisiae.
PLoS One. 2011 Apr 29 ;6(4):e19500.

 Daugeron MC, Lenstra TL, Frizzarin M, El Yacoubi B, Liu X, Baudin-Baillieu A, Lijnzaad P, Decourty L, Saveanu C, Jacquier A, Holstege FC, de Crécy-Lagard V, van Tilbeurgh H, Libri D.
Gcn4 misregulation reveals a direct role for the evolutionary conserved EKC/KEOPS in the t6A modification of tRNAs.
Nucleic Acids Res. 2011. Aug 1 ;39(14):6148-6160

 Fabret C, Dervyn E, Dalmais B, Guillot A, Marck C, Grosjean H, Noirot P.
Life without the essential bacterial tRNA(Ile2) -lysidine synthetase TilS : a case of tRNA gene recruitment in Bacillus subtilis.
Mol Microbiol. 2011. May ;80(4):1062-74

 Brégeon D, Doetsch PW
Transcriptional mutagenesis : causes and involvement in tumour development.
Nat Rev Cancer. 2011. Mar ;11(3):218-27.

 El Yacoubi B, Hatin I, Deutsch C, Kahveci T, Rousset JP, Iwata-Reuyl D, G Murzin A, de Crécy-Lagard V.
A role for the universal Kae1/Qri7/YgjD (COG0533) family in tRNA modification.
EMBO J. 2011. 30(5):882-93.

Membres associés à l’équipe
Michel JACQUET, Professeur Emérite

Thématique associée
Régulation des transports intracellulaires dirigée par Marie-Hélène CUIF, Maître de Conférences, Université Paris-Sud 11