Stage M2S3 (2021-2022)

Les quadruplexes de Guanine (GQ) sont des structures non canoniques d'acide nucléique qui se composent d'au moins deux quartets de guanines maintenues par des interactions d'empilement, des liaisons Hoogsteen et une liaison avec un cation. Les topologies des GQ sont catégorisées en fonction de la direction relative de leurs brins. Les ARN GQ adoptent principalement la topologie parallèle, mais des topologies non parallèles ont aussi été décrites. Les GQ sont largement distribués dans les ARNm et les ARN non codants, où ils régulent l'expression des gènes. In vivo, les ARN GQ seraient dépliés par diverses protéines de liaison à l'ARN (RBP), telles que la protéine de liaison à l'acide nucléique à doigts de zinc (CNBP). Par conséquent, les ARN GQ sont des structures transitoires converties par les RBP entre leurs états replié et déplié. Les ARN GQs et leur protéines régulatrices sont présents dans l’ensemble des espèces vivantes, puisqu’on les retrouve également par exemple dans les virus comme VIH-1 où la protéine NCp7 est capable de les réguler. De manière intéressante, NCp7 possède les mêmes doigts de zinc que CNBP, suggérant des mécanismes communs. Pour explorer la structure et dynamique des GQs ainsi que leur interaction avec les RBP, les techniques de fluorescence sont des techniques de choix pour travailler sur des solutions diluées en explorant une large gamme temporelle de mesures. Cependant, ces techniques nécessitent l’introduction de marqueurs externes, car les bases nucléiques naturelles ne sont quasiment pas fluorescentes. Récemment, des analogues fluorescents de Guanine capables de les remplacer à l’identique, tout en conservant une fluorescence élevée et une réponse sensible à l’environnement ont été développés. En utilisant ces analogues fluorescents, il est possible de remplacer les Guanines des GQ une par une, et ainsi suivre sélectivement leur structure et leur dynamique lors d’interactions avec une protéine. L’objectif de ce stage est de déchiffrer le mécanisme de dépliement/repliement des GQ. Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes seront nécessaires : 1) produire à l’aide de méthodes enzymatiques les GQ modifiés en des positions choisies par les analogues fluorescents de Guanine, 2) produire les protéines NCp7 et CNBP, et 3) étudier par une combinaison de techniques de fluorescence les mécanismes de dépliement/repliement des GQs induits par les protéines. Du fait des potentiels thérapeutiques des ARN mis en évidence dans les vaccinations pour l’instant contre les virus, mais bientôt contre de très nombreuses autres pathologies y compris les cancers, les questions posées ici sont d’une actualité brulante.