Epi-RNase — Fonction des protéines RNaseIII-like de plantes. Implication dans l’épigénome.

Le RNA silencing est un mécanisme de régulation conservé, qui fait partie intégrante des mécanismes de contrôle des acides nucléiques invasifs endogènes (répétitions et transposons) ou exogènes (virus et bactéries) visant à préserver l’intégrité et le fonctionnement du génome. Le RNA silencing est également essentiel au contrôle de l’expression des gènes codant des protéines au cours du développement ou en réponse à des stimuli environnementaux. Le RNA silencing est guidé par des petits RNAs, qui sont principalement produits par une classe d’enzymes RNaseIII appelées Dicer. Les petits RNAs sont eux-même régulés. Ainsi, des long RNAs séquestrant les petits RNAs, ou des nucléases dégradant spécifiquement les petits RNAs ont récemment été identifiés. Toutefois, la liste complète des enzymes qui régulent la vie des petits RNAs ou des précurseurs de petits RNAs est loin d’être connue. Dans ce projet, nous examinerons des enzymes RNaseIII jusqu’à présents non caractérisées et étudierons leur rôle dans la régulation des petits RNA de plantes. Ces enzymes possèdent des domaines RNaseIII et de fixation aux RNA double-brin (DRB) mais ne possèdent pas de domaine RNA helicase ou PAZ, contrairement aux enzymes Dicer. Ces enzymes ressemblent donc aux RNaseIII bactériennes ou fongiques et sont appelées RTL (pour Rnase Three Like). Des résultats moléculaires, génétiques et bioinformatiques obtenus par le Partenaire 1 et le Partenaire 2 indiquent que les enzymes RTL1 et RTL2 de la plante modèle Arabidopsis limitent et stimulent l’accumulation des petits RNAs, respectivement, tandis que des données biochimiques obtenues par le Partenaire 3 indiquent que RTL2 clive des longs RNAs. Le Partenaire 1 a également observé que la modulation de l’expression des enzymes RTL conduit à des modifications épigénétiques héritables. Plus spécifiquement, RTL1 supprime les fonctions associées aux siRNAs de 21 et 24-nt. Des suppresseurs exogènes et endogènes de siRNAs de 21-nt avaient déjà été décrits. Toutefois, des suppresseurs de siRNA de 24-nt n’ont jamais été décrits. Etant donné que les siRNA de 24-nt circulent à travers la plante pour établir des marques épigénétiques à distance des cellules où ils sont produits, et étant donné que RTL1 est exprimé seulement dans les racines, qui sont des censeurs essentiels de l’environnement des plantes, il est particulièrement intéressant d’étudier le rôle de RTL1. Par ailleurs, la surexpression de RTL2 augmente la production de siRNA à certains loci et génère des nouvelles marques épigénétiques. Etant donné que ces marques peuvent être héritées après élimination du transgène RTL2 qui a permis de les induire, on peut penser que l’induction spécifique de RTL2 dans des conditions particulières pourrait jouer un rôle important dans la réponse adaptative des plantes au stress. Au final, nos données suggèrent que RTL1 and RTL2 suppriment et accroissent les marques épigénétiques, respectivement, contribuant ainsi à l’établissement de l’épigénome. Ce projet vise à comprendre le fonctionnement et le rôle biologique des enzymes RTL par une combinaison d’approches génétiques, bioinformatiques et biochimiques. Nous caractériserons l’activité de RTL1 et RTL2 in vitro et in vivo afin de définir la spécificité de leurs domaines RNaseIII et DRB, et nous identifierons leurs RNA substrats et leurs partenaires protéiques. Nous tenterons également de caractériser RTL3, un gène qui ressemble à la fusion de RTL1 et RTL2 mais qui n’est pas exprimé dans des conditions de laboratoire, afin de déterminer si RTL3 contribue aussi à l’épigénome. Nous étudierons les conséquences physiologiques d’une dérégulation des RTL en analysant le transcriptome et le méthylome de plantes qui ont hérité les modifications phénotypiques après élimination du transgène RTL qui a permis de les induire, et nous cartographierons sur le génome les modifications les plus stables et clonerons les loci correspondants.