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Hervé Le Hir

Expression des ARN messagers eucaryotes

Contexte

Chez les eucaryotes, la régulation de l’expression génique au niveau post-transcriptionnelle est basée sur un réseau complexe et dynamique d’interactions ARN-protéine. Par exemple, les ARN messagers (ARNm) doivent contenir une phase ouverte de lecture complète mais également porter les informations nécessaires à leur localisation subcellulaire, leur traduction et leur stabilité. Or, la majorité de ces informations est véhiculée par les protéines qui couvrent les ARNm et constituent les particules ribonucléoprotéiques (RNP), considérées comme les formes fonctionnelles sous lesquelles les ARNm existent dans les cellules. Raisons pour lesquelles de nombreuses pathologies sont associées à l’absence ou à des défauts fonctionnels des protéines de liaison à l’ARN. Aujourd’hui, un défi important consiste à disséquer les mécanismes qui orchestrent l’assemblage des particules RNP et notamment le rôle joué par les moteurs moléculaires qui en assurent le dynamisme.

Résultats marquants

L’équipe animée par Hervé Le Hir s’intéresse particulièrement au complexe multiprotéique EJC (Exon Junction Complex), déposé sur les ARNm nucléaires par la machinerie d’épissage. L’EJC constitué d’une douzaine de protéines, accompagne les ARNm dans leur transport vers le cytoplasme et durant ce voyage, communique avec les machineries cellulaires responsables du transport, de la traduction et du contrôle qualité des ARNm. Cette équipe combine des approches de biochimie, de biophysique, de biologie moléculaire et cellulaire, et transcriptomiques pour étudier l’assemblage et les propriétés dynamiques de l’EJC afin d’élucider ses fonctions.
Ils ont tout d’abord reconstitué le cœur de l’EJC à l’aide de protéines recombinantes puis résolu sa structure tridimensionnelle. Ainsi, ils ont montré comment l’ARN hélicase eIF4AIII et ses partenaires Magoh, Y14 et MLN51 se lient de manière stable aux ARNm indépendamment de leur séquence primaire, révélant ainsi le premier exemple d’une ARN hélicase servant de "pince à ARN". Cette équipe a également montré comment le cœur de l’EJC sert de plate-forme d’ancrage à des facteurs impliqués dans l’activation de la traduction des ARNm et le NMD ("nonsense-mediated mRNA decay"), un processus de contrôle qualité qui élimine les ARNm aberrants.
Plus récemment, cette équipe a combiné des méthodes de purification de complexes ARN-protéines au séquençage à haut-débit (CLIP-seq) pour établir la première carte des sites de liaison de l’EJC dans les cellules humaines. Actuellement, cette stratégie est utilisée pour étudier l’assemblage de l’EJC dans divers contextes cellulaires.
Tous les processus impliquant des molécules d’ARN nécessitent l’intervention d’ARN hélicases qui utilisent l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour fondre des structures ARN ou remodeler des interactions ARN-protéines. Si ces moteurs moléculaires sont essentiels, leur mode d’action et leurs cibles sont rarement connus. Cette équipe utilise des outils biochimiques et biophysiques pour caractériser à l’échelle de la molécule unique les propriétés d’ARN hélicases comme Upf1 qui est essentielle pour le NMD.

Kwon OS, Mishra R, Safieddine A, Coleno E, Alasseur Q, Faucourt M, Barbosa I, Bertrand E, Spassky N, Le Hir H. Exon Junction Complex dependent mRNA localization is linked to centrosome organization during ciliogenesis. Nat Commun. 2021 Mar 1 ;12(1):1351.

Busetto V, Barbosa I, Basquin J, Marquenet É, Hocq R, Hennion M, Paternina JA, Namane A, Conti E, Bensaude O, Le Hir H. Structural and functional insights into CWC27/CWC22 heterodimer linking the exon junction complex to spliceosomes. Nucleic Acids Res. 2020 48(10):5670-5683.

Kanaan J, Raj S, Decourty L, Saveanu C, Croquette V, Le Hir H. UPF1-like helicase grip on nucleic acids dictates processivity. Nature Communications. 2018 9(1):3752.

Le Hir H, Saulière J, Wang Z. The exon junction complex as a node of postranscriptional networks. Nature Reviews in Molecular and Cellular Biology. 2016 Jan ;17(1):41-54.

Fiorini F, Bagchi D, Le Hir H, Croquette V. Human Upf1 is a highly processive RNA helicase and translocase with RNP remodelling activities. Nature Communications. 2015 Jul 3 ;6:7581.

Wang Z, Murigneux V, Le Hir H. Transcriptome-wide modulation of splicing by the Exon Junction Complex. Genome Biol. 2014 Dec 5 ;15(12):551.

Saulière J, Murigneux V, Wang Z, Marquenet E, Barbosa I, Le Tonquèze O, Audic Y, Paillard L, Roest Crollius H, Le Hir H. CLIP-seq of eIF4AIII reveals transcriptome-wide mapping of the human exon junction complex. Nature Structural and Molecular Biology (2012) 19(11):1124-31.

Barbosa I, Haque N, Fiorini F, Barrandon C, Tomasetto C, Blanchette M, Le Hir H. Human CWC22 escorts the helicase eIF4AIII to spliceosomes and promotes exon junction complex assembly. Nature Structural and Molecular Biology (2012) 19(10):983-90.

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Protein footprint on RNA
Protein footprint on RNA
Protein complex reconstitution
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EJC core structure
EJC core structure
Magnetic tweezers for the study of helicases
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