RNase J2, a key regulator of RNA stability in Bacillus subtilis?

La RNase J2, un acteur clé dans la régulation de la stabilité des ARN chez Bacillus subtilis ? Au cours de l'évolution, Bacillus subtilis a développé la capacité à se déplacer à l'aide de flagelles, à former des biofilms, à sporuler ou à acquérir de l'ADN extracellulaire (compétence) afin de garantir sa survie et sa multiplication. La mise en place de ces différents modes de vie nécessite une régulation fine de l'expression génétique pour permettre une réponse efficace aux changements de conditions environnementales : dans ce contexte, les ribonucléases (RNases) jouent un rôle majeur dans les régulations post-transcriptionnelles. Parmi elles, la RNase J1 est une enzyme clé, contrôlant la stabilité d'au moins un tiers du transcriptome de B. subtilis. De nombreuses Firmicutes codent également un paralogue, la RNase J2, qui forme un complexe avec J1. Contrairement à J1, la RNase J2 ne présente qu'une faible activité exoribonucléase 5'- 3', et son rôle fonctionnel dans la dégradation de l'ARN reste incertain. Là où la délétion de la RNase J1 réduit significativement la croissance de B. subtilis, celle de la RNase J2 n'a, en revanche, aucun impact visible sur la viabilité de la bactérie. Cependant, chez d'autres Firmicutes, l'absence de la RNase J2 est liée à une diminution de la tolérance au stress acide ou de température chez Streptococcus mutans ou Staphylococcus aureus. Elle affecte également la formation de biofilm et la compétence chez S. mutans, ou la virulence chez Enterococcus faecalis. Un lien entre RNase J2 et mode de vie a déjà été relevé chez B. subtilis lors d'une étude transcriptomique à l'équilibre : une accumulation de douze ARNm a été observée dans la souche ΔJ2 dont la majorité sont associés au régulon SigD, le facteur sigma orchestrant la motilité. Cependant, des études récentes ont montré que des analyses effectuées à l'équilibre sont insuffisantes pour mesurer les effets post-transcriptionnels, et qu'une détermination directe des demi-vies des ARN fournit une image bien plus précise de ce type de régulation. Nous avons donc réalisé un séquençage ARN sur des cultures bactériennes avant et à plusieurs temps après blocage de la transcription par l'ajout de rifampicine (RIF-Seq) afin de déterminer l'impact de la RNase J2 sur la dégradation des ARN à l'échelle globale. De manière frappante, cette analyse a révélé que des centaines d'ARNm sont stabilisés dans une souche ΔJ2. Nombre de ces transcrits sont liés à la régulation des modes de vie, ce qui entre en adéquation avec le phénotype de formation accrue de biofilm observé en absence de RNase J2 au cours de cette étude. Les transcrits impactés par la RNase J2 ne se limitent cependant pas au contrôle des modes de vie puisque des gènes impliqués dans des processus fondamentaux tels que la biosynthèse des acides nucléiques étaient également affectés, tant au niveau transcriptionnel que post-transcriptionnel. Cependant, la mutation du site catalytique prédit de la RNase J2 n'entraîne aucun des effets observés dans la délétion. Nos résultats suggèrent plutôt que l'activité catalytique de la RNase J1 ainsi que l'interaction des RNases J1 et J2 sont essentielles à la dégradation efficace des cibles de J2, qui représentent une sous-population des cibles de J1. Tous ces résultats révèlent que la RNase J2 influence la dégradation de l'ARN de manière bien plus étendue qu'anticipé auparavant. Le mécanisme moléculaire précis reste à élucider, mais pourrait s'expliquer par des différences dans la distribution des charges électrostatiques à la surface C-terminale des RNases J1 et J2, susceptibles d'affecter l'affinité de l'hétérodimère pour certains ARN substrats.