Originalités structurales et fonctionnelles du système d’aspartylation mitochondrial humain
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
My thesis is devoted to the structural and functional analysis of the human mitochondrial aspartylation system. One part is devoted to a structural study of the tRNAAsp; the other concerns three aspects of the AspRS. I have explored the tRNAAsp structure in solution with enzymatic and chemical probes. The structural study, combined with functional analysis of mutants, has allowed the discovery of the tertiary interaction network of this typical human mt tRNA and the construction of a structural model; and shown that the pathological A7526G mutation partially perturbs the 3D structure by disrupting a triple base interaction located in the heart of the molecule, leading to a decrease in the efficiency of its aspartylation by human AspRS. The studies concerning the human mt AspRS are divided into three parts. The first one is devoted to the analysis of potential inhibitors of this enzyme. I have shown that the human mt AspRS is more strongly inhibited by adenylate-analogues than the eubacterial enzymes. The second chapter describes the discovery of an alternative splicing product of mt AspRS. I have shown that this splice-variant is expressed and secondly, in order to explore its functional properties, I have cloned its gene and attempted to over-express it and obtain pure, soluble protein. The last chapter is devoted to the implication of the mt AspRS in a pathology and the mechanistic impact of a specific mutation located within the theoretical mitochondrialtargeting signal of the mt-AspRS. In summary, this work describes in vivo and in vitro characterization of structure/function relationships in human mt-aminoacylation systems, including the impacts of pathology-related mutations.
Abstract FR:
Cette thèse s’inscrit dans l’étude structurale et fonctionnelle du système d’aspartylation mitochondrial humain et des impacts moléculaires de mutations pathologiques ciblant l’ARNtAsp et l’AspRS mt humains. Dans une première partie, la structure en solution de l’ARNtAsp mt humain a été établie à l’aide de sondes structurales et a permis de définir le réseau d’interactions tertiaires sous-jacent à sa structure 3D et de montrer que la mutation pathologique A7526G (A9G) affecte l’interaction triple 9-[12-23] entraînant aussi une perte de l’efficacité d’aspartylation par l’AspRS mt humaine. Dans une deuxième partie, l’inhibition de l’activité de l’AspRS mt humaine de type procaryote par des analogues d’adénylate a été étudiée et a montré que cette enzyme est plus fortement inhibée par ces molécules que les AspRS bactériennes. La troisième partie est dédiée au premier produit d’épissage alternatif de l’AspRS mt humaine. Malheureusement, les nombreuses tentatives entreprises de sur-expression de cette protéine sont restées infructueuses. Plusieurs hypothèses de gain ou de perte de fonctions du variant d’épissage par rapport à l’AspRS mt native sont proposées. Enfin, dans la dernière partie, nous avons montré qu’une mutation pathologique (S45G) localisée dans le signal d’adressage mt théorique de l’AspRS affecte sa maturation. Cette étude a aussi montré la relocalisation de l’AspRS au niveau de la membrane mt interne. Ces travaux ouvrent de nombreuses nouvelles perspectives tant pour la caractérisation des relations structure/fonction des systèmes d’aminoacylation mt humains in vitro, que pour la connaissance de ces systèmes in vivo, en lien ou non avec des pathologies.