Etude de l'impact des facteurs eRF3 et Upf1 dans la traduction des ARN messagers porteurs d'uORF

• Main Author: Aliouat, Affaf
• Other Authors: Paris 6
• Language: fr; en
• Published: 2017
• Subjects: Uorf; Terminaison de la traduction; Erf3; Upf1; Nmd; Ribosome profiling; RNA-Seq; RNA-seq; NMD; 572; 572.8
• Online Access: http://www.theses.fr/2017PA066183/document

La traduction est considérée comme une étape clé de l'expression des gènes permettant à la cellule de s'adapter aux variations de son environnement en réponse aux signaux internes ou externes. Des études bioinformatiques ont montrés que la moitié des ARN messagers chez l'homme portent, en amont de leur phase codante, des éléments régulateurs appelés uORF. Le laboratoire a montré qu'un défaut de terminaison de la traduction par déplétion du facteur de terminaison eRF3 modifie l'expression de gènes dont l'ARNm contient des uORF comme le gène ATF4. Cette modification se fait soit par un mécanisme de réinitiation après traduction de l'uORF soit par une augmentation de la stabilité de l'ARNm résultant d'un défaut de sa dégradation par la voie du "Nonsense-mediated mRNA Decay" (NMD). A travers leur association dans le même complexe et leur implication dans la terminaison de la traduction et la NMD, eRF3 et Upf1 contribuent à la régulation fine de l'expression des gènes. Cependant, on ne sait pas dans quelle mesure ces deux facteurs affectent la traduction et la stabilité des ARNm. Nous avons évalué la traduction par ribosome profiling et le taux de transcrits par RNA-seq dans les cellules humaines déplétées en eRF3 ou en Upf1. Ces analyses nous ont permis de dresser une carte des uORF traduites dans le transcriptome des cellules humaines HCT116. Nous avons également observé que peu de gènes cibles sont communs entre la déplétion en eRF3 ou en Upf1. Nos résultats appuient fortement l'hypothèse qu'il y a au moins deux classes de transcrits portant des uORF, l'une dont la régulation implique la terminaison de la traduction et l'autre dont la régulation implique la NMD. === Regulation of gene expression at the translational level is increasingly being recognized as a key mechanism by which cells can rapidly change their gene expression pattern in response to internal or external stimuli. Bioinformatic studies revealed that half of human transcripts present at least one expression regulatory element uORF in the 5’ leader sequence preceding the main ORF. We have previously shown that translation termination disruption caused by eRF3a depletion induces upregulation of the transcriptional activator ATF4 and its targeted genes partly by a translational control at uORFs, and partly in relation to a defect in Nonsense-mediated mRNA Decay activation, increasing ATF4 mRNA stability. Through their physical association and their involvement in translation termination and NMD, eRF3 and Upf1 are regulating the protein and mRNA levels of a significant number of genes and thus contribute to the fine-tuning of their expression. It is not known yet, in what extent both of these factors affect translational control and what is the subset of genes that are regulated by these factors. In this study, we evaluated translation by ribosome profiling and mRNA level by RNA-seq in human cells subjected to either eRF3a or Upf1 depletion. These analyses allowed us to draw a transcriptome-wide map of uORFs and obtained a list of functional uORFs in our reference HCT116 transcriptome. We also observe that only a small fraction of these are common targets for both eRF3a and Upf1. Our results provide strong support for the notion that different classes of transcripts bearing uORFs are regulated either by translational processes involving translation termination or by NMD.