Structural and Functional Characterization of the APOBEC1 Editosome and of tRNA Modification by METTL6

Caractérisation structurale et fonctionnelle de l'éditosome APOBEC1 et de la modification des ARNt par METTL6 L’épitranscriptomique correspond à de changements ciblés dans la séquence d’ARN, soit par la production de nucléotides non-canoniques (modifications de l’ARN) ou par le changement de la séquence de l’ARN (édition de l’ARN). Au cours des dernières années, une grande variété de différents processus de modifications et d’édition des ARN ont été découvert, ayant un rôle dans tous les domaines du vivant et affectant tous les types d’ARN. Ces processus sont impliqués dans beaucoup de différents mécanismes de régulation des gènes et de la traduction des ARN. Malgré leur importance dans la biologie des ARN, seul quelques événement d’épitranscriptomique ont été étudiées extensivement et la majorité de ces modifications sont très peu comprises.Lors de cette thèse, j’ai étudié deux procédés d’épitranscriptomique : la génération de 3-méthylcytosine (m³C) sur les ARNt par la méthyltransférase METTL6 et l’édition de cytosine en uridine par le complexe APOBEC1-éditosome.Chez l’humain, certains ARNm sont édités par APOBEC1 une cytidine désaminase qui cible spécifiquement les cytidines et les édite en uracile. Cette édition peut générer différents isoformes protéiques et peut réguler la traduction, la localisation et la stabilité des ARNm. APOBEC1 est la sous-unité catalytique d’un complexe mal défini appelé l’éditosome APOBEC1, dont l’exact composition, la régulation et le ciblage spécifique sont encore peu compris. De plus, APOBEC1 peut commencer à agir comme un mutateur de l’ADN avec une implication dans certains cancers. Par la caractérisation de l’interaction des sous-unités de l’éditosome entre-elles et avec l’ARN, je voulais comprendre la fonction du complexe APOBEC1-éditosome. Par conséquent, j’ai entrepris de purifier le complexe APOBEC1-éditosome et de caractériser la structure ce complexe. En raison du comportement d’agrégation des protéines, qui empêche de telles études structurales, j’ai décidé de réaliser la caractérisation biochimique des composants de l’éditosome individuellement.La modification 3-méthylcytosine (m³C) est présente dans de nombreuses espèces eucaryotes, mais est absente chez les procaryotes. Chez l’humain, une petite famille appartenant aux méthyltransférases dépendant des SAM de classe I génère la modification 3-méthylcytosine sur différents ARNt. METTL6, un membre de cette famille, modifie spécifiquement les ARNt de sérine cytosolique. L’activité génératrice de m³C de METTL6 sur les ARNt est impliqué dans la régulation de la pluripotence et la croissance cellulaire et son expression est surrégulée dans certains types de cancer, en faisant de cette protéine une cible thérapeutique prometteuse. Actuellement, on ne sait pas comment METTL6 reconnait ses ARNt cibles et comment il les différencie des ARN non-cibles. Pour répondre à ces questions, j’ai entrepris de caractériser la structure de METTL6, ainsi que de caractériser son interaction avec l’ARNt. En conséquence, j’ai résolu la structure cristalline de METTL6, ainsi que la structure par microscopie Cryo-EM de l’ARNt lié à METTL6 en complexe avec la seryl-ANRtSynthétase (SerRS) qui occupe le rôle de cofacteur complémentaire.