Étude in vivo de la relation entre la structure et la fonction de la boucle variable de l'ARN de transfert de la sélénocystéine d'E. coli

Abstract

La sélénocystéine est le 21e acide aminé encodé génétiquement et on la retrouve à travers les trois domaines de la vie. Elle est synthétisée sur l'ARNtSec par un processus unique. L'ARNtSec se distingue également au niveau structural. La tige acceptrice possède 8 (procaryotes) et 9 (eucaryotes) paires de bases, contrairement aux ARNt canoniques qui ont invariablement 7 paires de bases dans la tige acceptrice. De plus, la tige D a 2 paires de bases additionnelles qui remplacent les interactions tertiaires universelles 8-14, 15-48 qui sont absentes chez l'ARNtSec. D'autre part, la longueur de la boucle variable de l'ARNtSec est plus longue que la majorité des ARNt de type II. Dans ce mémoire, on se concentre sur la région de la boucle variable de l'ARNtSec . La recherche consiste à distinguer les paires de bases de la boucle variable qui sont essentielles à la biosynthèse et l’insertion de la sélénocystéine. De plus, on regarde si la paire de base additionnelle de la tige acceptrice de l'ARNtSec (procaryote) est essentielle pour l'insertion de la sélénocystéine. Pour répondre à ces questions, on a utilisé l'approche expérimentale Évolution Instantanée qui consiste au criblage in vivo d'ARNtSec fonctionnels chez E. coli. Dans ce travail, on montre que l'insertion de la sélénocystéine ne nécessite pas une spécificité de la longueur ou de la séquence de l'ARNtSec. On montre aussi que ni la longueur de la tige acceptrice ou du domaine tige acceptrice/tige T n'est essentielle pour avoir un ARNtSec fonctionnel.

Selenocysteine is the 21st genetically encoded amino acid and is found across the three domains of life. It is synthesized on the tRNA-Sec by a single process. The tRNA-Sec also stands out at the structural level. The acceptor stem has 8 (bacteria) and 9 (eukaryote) base pairs, in contrast to canonical tRNA which invariably has 7 base pairs in the acceptor stem. Furthermore, the D-stem has two additional bases pairs which replace the universal tertiary interactions 8-14, 15-48 which are absent in the tRNA-Sec. On the other hand, the length of the extra-arm of tRNA-Sec is longer than the majority of type II tRNA . In this dissertation, we focus on the extra-arm of tRNA-Sec. The research consists of distinguishing the base pairs of the extra-arm that are essential for the biosynthesis and insertion of selenocysteine. In addition, we examine if the additional base pair in the acceptor stem (bacteria) is essential for the insertion of selenocysteine. To study these questions, we used the experimental Instant Evolution approach which consists of the in vivo screening of functional tRNA-Sec clones in E. coli. In this work, it is shown that the insertion of selenocysteine does not require a specific length or sequence of the tRNA-Sec. It is also shown that neither the length of the acceptor stem or of the acceptor/T domain is required to have a functional tRNA-Sec .