Academic literature on the topic 'Nucléoside modifié'

Les ARN de transfert, éléments centraux de la traduction, présentent une grande variété de nucléosides modifiés dérivés des nucléosides canoniques (A, U, G et C), qui modulent la stabilité, la capacité de décodage et l'identité de ces molécules. t6A (thréonylcarbamoyl-N6-Adénosine) est un nucléoside hypermodifié retrouvé en position 37 (adjacent à l'anticodon) au niveau de tous les ARNt qui s'apparient aux codons de la forme ANN. Il joue un rôle essentiel dans la fidélité de traduction à travers deux fonctions principales : (i) il intervient dans le maintien de la bonne conformation de la boucle anticodon ; (ii) il facilite l'appariement codon/anticodon afin d'éviter le décalage de cadre de lecture durant la synthèse protéique. Ce nucléoside modifié est universel, présent chez les Archées, les Bactéries, les Eucaryotes, mais également chez les organites (mitochondries et chloroplastes), ce qui suggère que son apparition représente une acquisition évolutive importante et très ancienne, probablement antérieure au dernier ancêtre commun universel (LUCA). Pourtant, la voie de biosynthèse de t6A est restée inconnue pendant près de quarante ans.Récemment, des études de génétique ont montré que deux protéines universelles, Sua5/YrdC et Kae1/YgjD, sont nécessaires à sa synthèse chez Saccharomyces cerevisiae et Escherichia coli. Chez les Bactéries, la synthèse in vitro de t6A requiert la présence de deux autres protéines spécifiques à ce domaine du vivant : YeaZ et YjeE. Chez les Archées et les Eucaryotes, Kae1 (l'orthologue de YgjD) fait partie d'un complexe protéique conservé appelé KEOPS (pour Kinase Endopeptidase and Other Proteins of Small size), aux côtés de trois autres protéines : Bud32, Cgi121 et Pcc1, qui n'ont pas d'homologues chez les Bactéries. Depuis sa découverte en 2006 chez S.cerevisiae, ce complexe a été impliqué dans plusieurs processus cellulaires (homéostasie des télomères, maintien du génome, régulation de la transcription), sans que sa fonction ne soit clairement élucidée.Nous avons entrepris de caractériser et de comparer par une approche biochimique in vitro les machineries de biosynthèse de t6A issues des trois domaines du vivants, en utilisant comme organismes modèles l'Archée Pyrococcus abyssi, l'Eucaryote Saccharomyces cerevisiae et la Bactérie Escherichia coli. (i) Nous avons montré pour la première fois que le complexe KEOPS et la protéine Sua5 catalysent ensemble la synthèse de t6A chez les Archées et les Eucaryotes. Nos résultats nous ont permis d'élaborer un modèle de mécanisme catalytique, et nous avons montré par des expériences de complémentation in vitro que ce mécanisme est universel : les différents orthologues Sua5/YrdC sont interchangeables, et le complexe KEOPS est l'analogue fonctionnel du trio de protéines YgjD/YeaZ/YjeE Bactérien. (ii) Nous avons alors étudié le rôle de chacune des sous-unités du complexe KEOPS de Pyrococcus abyssi dans la synthèse de t6A. Ainsi, nous avons montré que Kae1 est le seul composant catalytique stricto sensus et que les trois autres partenaires ont des fonctions distinctes dans la régulation de l'activité catalytique. (iii) Enfin, nous avons étudié la synthèse de t6A chez la mitochondrie de S.cerevisiae, et avons montré que Sua5 et la protéine Qri7, l'orthologue mitochondrial de Kae1/YgjD, catalysent ensemble la synthèse de t6A et constituent ainsi un système minimaliste à deux composants.Ces résultats ouvrent la voie à une compréhension détaillée du mécanisme de biosynthèse de t6A dans les trois domaines du vivant, et permettent de proposer des scénarii évolutifs concernant l'histoire de la machinerie de synthèse de ce nucléoside modifié universel.

Structure, fonction et évolution de la famille universelle Sua5/YrdC impliquée dans la synthèse du nucléoside modifié t6ALa t6A est universellement présente au sein des ARNt décodant les codons ANN et est essentielle pour la fidélité de traduction. Sa synthèse se déroule en deux étapes, dont la première implique la formation de l’intermédiaire de réaction Thréonyl-Carbamoyl-AMP (TC-AMP) par la famille Sua5/YrdC. Cette famille est retrouvée chez tous les organismes et était donc vraisemblablement présente chez le dernier ancêtre commun universel (LUCA). Elle est composée de deux variants distincts, YrdC et Sua5, qui partagent un domaine catalytique orthologue. A la différence du variant YrdC qui est composé d’un domaine unique, le variant Sua5 possède un domaine C-terminal additionnel nommé SUA5, de fonction inconnue. La plupart des espèces code pour un seul variant et les deux variants sont présents dans les trois domaines du vivant, Eucaryote, Archée et Bactérie. Afin d’identifier le rôle du domaine SUA5 et du linker inter-domaine, nous avons étudié la protéine Sua5 de l’archée Pyrococcus abyssi. Nos résultats montrent que ces deux régions sont importantes pour l’activité de Sua5. Le linker est capable de contrôler le passage des ligands en changeant de conformation tandis que le domaine SUA5 agit comme une plateforme d’ancrage pour le linker. Afin de comprendre l’histoire évolutive de la famille Sua5/YrdC, nous avons ensuite étudié la distribution des variants et nous avons utilisé des approches in silico et in vitro afin de déterminer les différences fonctionnelles entre YrdC et Sua5. L’ensemble de ces données nous permet de proposer que LUCA possédait une protéine Sua5 et qu’YrdC serait apparu suite à une perte de domaine dans certains lignées lors de l’évolution
Structure, function and evolution of the universal Sua5/YrdC family involved in the modified nucleoside t6A synthesist6A is universally found in tRNAs that read ANN codons and is essential for translation fidelity. Its synthesis takes place in two stages, the first one involving the formation of the reaction intermediate Threonyl-Carbamoyl-AMP (TC-AMP) by the Sua5/YrdC family. This family is found in all organisms and was thus presumably presents in the Last Universal Common Ancestor (LUCA). It’s composed of two distinct variants, YrdC and Sua5, which share an orthologous catalytic domain. While YrdC is a single domain protein, Sua5 has an additional C-terminal domain of unknown function named SUA5. Most species encode for either variant and both variants are found in the three domains of life, Eukarya, Archaea and Bacteria. To discover the role of the SUA5 domain and the inter-domain linker, we studied the Sua5 protein from the archaeon Pyrococcus abyssi. We found that they are both important for the activity of Sua5. The linker is able to control the entry and exit of ligands by changing conformation while the SUA5 domain acts as an anchoring platform for the linker. To understand the evolutionary history of the Sua5/YrdC family, we then studied the distribution of Sua5 and YrdC across the tree of life and we used in silico and in vitro approaches to identify functional differences between YrdC and Sua5. Taken together, our work allows us to propose that LUCA encoded a Sua5 protein and that YrdC emerged after domain loss in some lineages during evolution

Dans la cellule, l’ARNt est une molécule-clé de la traduction génétique. Pour être fonctionnel, il doit subir différentes étapes de maturation post-transcriptionnelle, au cours desquelles certains de ses nucléotides sont modifiés chimiquement grâce à des enzymes dites de modification. Mon sujet de thèse a porté sur l’étude biochimique et structurale de deux pyrimidine-C5 méthyltransférases (MTases) des ARNt. Une première partie de mon travail a consisté en la caractérisation biochimique de la cytosine-C5 MTase de S. Cerevisiae, Trm4. L’analyse de son mécanisme catalytique et de son organisation modulaire a ainsi été réalisée. Une seconde partie de mon travail a contribué à l’identification de la m5U54 MTase d’ARNt de P. Abyssi, PabTrmU54, et a conduit à la résolution de sa structure tridimensionnelle en complexe avec la S-adénosyl-L-homocystéine, par cristallographie aux rayons X. L’ensemble de ces résultats a permis d’améliorer nos connaissances sur le mode de reconnaissance spécifique du substrat ARN par les enzymes de modification
In the cell, tRNA is a key molecule of genetic translation. To become functional, it undergoes different steps of post-transcriptional maturation. During this process, some of its nucleosides are chemically modified by modification enzymes. My thesis project focused on the biochemical and structural study of two tRNA C5-pyrimidine methyltransferases (MTases). The first part of my work consisted in the biochemical characterization of the S. Cerevisiae C5-cytosine MTase, Trm4. The analysis of its catalytic mechanism and of its modular organization was then realized. The second part of my work contributed to the identification of the P. Abyssi tRNA m5U54 MTase, PabTrmU54, and led to the resolution of its crystal structure in complex with S-adenosyl-L-homocysteine, by X-ray crystallography. Finally, all these results participated in the improvement of our knowledge about the specific mode of RNA recognition by modification enzymes

Un très grand nombre de travaux de recherche fait état de l’intérêt des oligonucléotides en tant qu’agents thérapeutiques. Les modes d’actions envisageables sont très variés (thérapie antisens, antigène, interférence ARN, etc.). Cependant, les propriétés pharmacocinétiques et pharmacodynamiques des oligonucléotides naturels ne permettent pas leurs utilisations in vivo. Leurs propriétés peuvent être améliorées par des modifications chimiques. Notre travail consiste à synthétiser une nouvelle génération d’oligoribonucléotides modifiés : les oligomères de nucléosides aminooxy acides. Dans ces oligomères, la liaison phosphodiester de l’ARN est remplacée par une liaison N-oxyamide -CONHO-. Cette liaison est stable vis-à-vis des hydrolyses chimiques et enzymatiques et est facilement engagée dans des liaisons hydrogène. La préparation de différents nucléosides aminooxy esters protégés à partir de l’uridine ou du D-(+)-glucose est présentée. Par ailleurs, les N-oxy PNA constituent une autre famille d’oligonucléotides modifiés présentant une liaison N-oxyamide. L’analyse structurale des monomères et des dimères de N-oxy PNA est détaillée.De plus, un projet en collaboration avec le LBPA s’intéresse à une méthode de détermination de la structure secondaire des ARN. Dans ce but, nous avons conçu, synthétisé et étudié des sondes chimiques ciblant le ribose des nucléotides non appariés d’ARN. L’emploi de catalyseurs nucléophiles comme la DMAP permet d’augmenter la réactivité des sondes
A large number of researches report the interest of oligonucleotides as therapeutic agents. The modes of actions are very varied (antisense therapy, antigen therapy, RNA interference, etc.). However, the pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of natural oligonucleotides do not allow their in vivo uses. Their properties can be improved by chemical modifications. Our work consists to synthesize a new generation of modified oligoribonucleotides: the oligomers of aminooxy acids nucleosides. In such oligomers, the phosphodiester bond of the RNA is replaced with a N-oxyamide bond -CONHO-. This linkage is stable to chemical and enzymatic hydrolysis and is easily engaged in hydrogen bondings. The preparation of different protected aminooxy esters nucleosides starting from uridine or D-(+)-glucose is presented. Furthermore, N-oxy PNA constitute another family of modified oligonucleotides having a N-oxyamide bond. Structural analysis of the monomers and the dimers of N-oxy PNA is detailed.In addition, a project in collaboration with the LBPA focuses on a method for determining the secondary structure of RNA. To this end, we designed, synthesized and studied chemical probes targeting ribose of unpaired nucleotides. The use of nucleophilic catalysts such as DMAP increases the reactivity of the probes

Nous decrivons la synthese d'une serie d'analogues de type pyrazinique du compose anti-herpes acyclovir (9-(2-hydroxyethoxymethyl)guanine). Ces analogues sont synthetises par differentes methodes. Les analogues possedant un groupement hydroxyethoxymethyle ont ete synthetises en presence d'un acide de lewis dans le dichlorethane, alors que les analogues possedant un groupement hydroxyalkyle ont ete synthetises en presence d'hydrure de sodium dans le dmf. Les 2', 3'-acyclonucleosides ont ete synthetises a partir de 1-(-d-ribofuranosyl)-2-pyrazinones par les reactions d'oxydation et de reduction in situ avec des ions periodate et borohydrure fixes sur resine. Les pyrazinones hydroxyalkyles ont ete modifiees par azidation ou glycosylation de la position 4'. Les analogues azides ont ete synthetises par mesylation du groupement hydroxyle, suivie d'azidation. Les analogues glycosyles ont ete synthetises par l'action du triflate d'argent en presence de 2,3,4,6-tetra-o-acetyl-1-bromo--d-glucopyranose. Les hydroxyalkyl pyrazinones ont ete reduites en presence de rhodium sur alumine sous pression d'hydrogene. Ces nouvelles structures ont ete caracterisees. Leurs proprietes antivirales (hsv-1, cmv, cox b4, hiv-1) ont ete etudiees

Les analogues de nucleosides sont utilises en chimiotherapie pour leurs proprietes antivirales (anti herpes, anti vih). Au cours de ce travail, plusieurs composes de type 5-alkyl-6-aza-5,6-dihydrouridines (n-1 nucleosides) et 6-(-d-ribopyranosyl)-5-alkyl-6-aza-5,6-dihydrouraciles (n-6 nucleosides) ont ete synthetises par des techniques de couplage regioselectives. Les n-1 nucleosides sont obtenus specifiquement par formation puis hydrogenation des precurseurs 5-alkyl-6-azauridines. Le couplage direct a l'unite glucidique des bases triaziniques sans agents silylants conduit selectivement aux n-6 nucleosides. Nous avons separe puis caracterise par rmn (#1h, #1#3c) les epimeres obtenus. En outre, une modification de la partie glucidique nous a amene a elaborer un analogue triazinique du d4t. Les activites biologiques de ces composes ont ete evaluees sur les virus visna maedi et influenza a

Synthese de molecules permettant l'introduction dans des oligonucleotides de derives photoreactifs de la diamino-3,6 acridine ou proflavine, intercalant tres puissant et facilement detectable. Afin d'inserer l'intercalant a un niveau quelconque de la sequence, des nucleotides sont synthetises, dans lesquels l'intercalant a un niveau quelconque de la sequence, des nucleotides sont synthetises, dans lesquels l'intercalant est fixe sur la base par une chaine de type thioether, en une position ne perturbant pas l'appariement avec la base complementaire

Cela fait plus de quarante ans que la plupart des modifications des ARNt ont été découvertes mais ce n’est que récemment que les gènes correspondants ont pu être identifié. La modification N6-threonylcarbamoyl adénosine (t6A) est universelle et se trouve à la position 37, adjacente de l’anticodon, dans de nombreux ARNt. Les quatre gènes responsables de la synthèse de cette modification chez les bactéries furent découverts par des approches de génomique comparative mais uniquement deux de ces gènes sont universels, TsaC/Sua5 et TsaD/Kae1/Qri7. Des travaux récents ont révélé qu'il existait différentes voies enzymatiques pour la synthèse de cette modification selon domaine de la vie, les organelles et les espèces considérés. L'étude de ces variations est toujours en cours de caractérisation.Ce travail a identifié quatre autres protéines requises pour la synthèse de t6A dans les ARNt cytoplasmiques de levure (Bud32, Pcc1, Cgi121 et Gon7) et établi que seuls Sua5 et Qri7 sont requis pour modifier les ARNt mitochondriaux. La même enzyme, Sua5, effectue la première étape de la synthèse de t6A à la fois dans le cytoplasme et les mitochondries. Cette protéine peut être localisée dans les deux compartiments grâce à l’utilisation de sites d’initiation de la traduction différents. Cette étude a montré qu’une machinerie de synthèse minimale est requise pour la synthèse de t6A dans les mitochondries, potentiellement similaire à la machinerie présente dans le dernier ancêtre commun. Les rôles de cette modification complexe in vivo semblent également varier. Par exemple, t6A est indispensable chez les procaryotes, mais pas dans la levure. Les causes des phénotypes pléïotropes observés lors de la diminution ou l'absence de t6A ne sont pas encore entièrement comprises. Nous avons pu élucider certains des rôles joués par la modification t6A, en effectuant une analyse globale des erreurs de traduction observées en absence de cette modification par analyse des profils ribosomaux. Par exemple, il semble que la présence de t6A permet aux ARNt rares de concurrencer plus efficacement les ARNt abondants. La complexité et la diversité des voies de synthèse combiné à l’importance fonctionnelle et évolutive de cette modification ont fait de t6A une “décoration” des ARNt particulièrement fascinante à étudier
The modification of tRNA has a rich literature of biochemical analysis going back more than 40 years; however, the genes responsible for the modifications have only been recently identified. Comparative genomic analysis has allowed for the identification of the genes in bacteria, and subsequent characterization of the enzymes, responsible for the modification N6-threonylcarbamoyladenosine (t6A) located at position 37, adjacent to the anticodon of tRNAs. While the modification is present in all domains of life, only two of the four enzymes responsible for biosynthesis machinery are conserved. In Eukaryotes, both cytoplasmic and mitochondrial tRNAs are modified with t6A, and previously only the two universally conserved members of the cytoplasmic t6A synthesis pathway, TsaC/Sua5 and TsaD/KaeI/Qri7 were known. Recent progress on deciphering the t6A synthesis pathways has revealed that different solutions have been adopted in different kingdoms, species, and organelles, and these variant pathways are still being characterized.This investigation identified the other four proteins required for cytoplasmic synthesis (Bud32, Pcc1, Cgi121, Gon7), and determined that only Sua5 and Qri7 are required for mitochondrial synthesis of t6A in yeast. The same enzyme, Sua5, performs the first step of t6A synthesis in both the cytoplasm and the mitochondria. It is targeted to both the cytoplasm and the mitochondria through the use of alternative, in-frame AUG translational start sites. This study showed that a minimum synthesis machinery is responsible for mitochondrial t6A, implicating a core set of enzymes from the LUCA.The roles of this complex modification in vivo also seem to vary. For example, t6A is essential in prokaryotes, but not in yeast. The causes of the observed pleiotropic phenotypes triggered by the reduction or absence of t6A synthesis enzymes are not yet fully understood. This work used ribosome profiling to map all translation errors occurring when t6A was absent. By examining ribosomal occupancy of every codon, this work indicates that t6A is helping rare tRNAs compete with high copy tRNAs. The complexity and diversity of the t6A pathway combined with the functional and evolutionary importance of this modification have made t6A a particularly fascinating “decoration” of tRNA to study