Exploration of the functions of short open reading frames in monocytes

auteurs

• Choteau Sébastien A

mots-clés

• Short open reading frame sORF
• SORF-encoded peptide sPEP
• Proteinprotein interaction PPI
• Translation
• Petit cadre ouvert de lecture sORF
• Peptides codés par des sORFs sPEPs
• Interaction protéine-protéine
• Traduction

type de document

résumé

Le développement récent des technologies haut-débit et des méthodes computationnelles a révélé l’existance de nombreux petits cadres ouverts de lecture (sORFs) non canoniques sur la majorité des ARNs procaryotes et eucaryotes, y compris ceux supposés non codants. Du fait de leur petite taille (< 100 codons) et de l’usage de codons d’initiation et de cadres de lecture alternatifs, ces éléments ubiquitaires ont été négligés pendant longtemps. Il a été démontré que des peptides encodés par les sORFs (sPEPs) sont fonctionnels et impliqués dans une large gamme de processus biologiques. Ces sPEPs prennent notamment part à des activités dans la physiologie des cellules, de prolifération, signalisation, organogenèse, croissance, mort cellulaire, transport, régulation enzymatique, métabolisme, développement, organisation du cytosquelette et présentation antigénique (complexe majeur d’histocompatibilité) de classe I (MHC-I). Certains d’entre eux participent même à l’étiologie de maladies (e.g. cancers). Cependant, cette nouvelle classe de peptides demeure mal caractérisée et la majorité des sPEPs ne sont pas encore annotés. De plus, les sORFs localisés en amont des ORFs canoniques des mRNAs (appelés upstream ORFs, uORFs) ont été précocément décrits comme étant des éléments cis régulateurs de la traduction. En modifiant l’efficacité d’initiation de la traduction de l’ORF canonique, les uORFs participent à la régulation traductionnelle. En effet, certains uORFs sont capables de réduire une répression globale de la synthèse protéine des ORFs canoniques en condition de stress. Néanmoins, les modèles existants de régulation de la traduction par les uORFs sont limités à un nombre restreint de gènes et ces mécanismes demeurent cryptiques pour la majorité des ARNs. Mon projet vise à élucider les fonctions des sORFs en (i) identifiant tous les sORFs du génome humain, (ii) explorant les fonctions des sPEPs dans les monocytes, et (iii) explorant les mécanismes de régulation de la traduction par les uORFs. Les monocytes humains constituent un modèle d’intérêt car ils sont capables d’exprimer les molécules du MHC, tandis que de nombreux sPEPs sont présentés comme antigènes du soi. Les monocytes jouent un rôle fondamental dans l’initiation de la réponse immunitaire et dérivent de progéniteurs de la moëlle osseuse communs aux cellules dendritiques. Ces dernières ont des besoins spécifiques quant à leur régulation traductionnelle et constituent donc un modèle intéressant d’étude des fonctions cis-régulatrices des sORFs. Afin de répondre à ces questions, (i) des données publiées ont été recueillies dans une base de données de sORFs uniques identifiés par des méthodes complémentaires, (ii) les interactions des sPEPs avec les protéines canoniques des monocytes ont été prédites afn d’identifier les processus ciblés par les sPEPs, et (iii) le comportement des ribosomes a été reproduit par l’implémentation d’un modèle agent afin d’identifier les paramètres les plus importants à la régulation traductionnelle par les uORFs. (i) En recueillant les données disponibles sur les sORFs, en les normalisant, et en supprimant les entrées redondantes, un total de 664,771 sORFs uniques a été identifié chez l’humain. Ce répertoire permet de nouvelles analyses au niveau des locus, gènes, transcripts et ORFs. (ii) Nos résultats suggèrent que les sPEPs sont impliqués dans des fonctions régulatrices fondamentales, à la fois ubiquitaires (métabolisme des protéines, ADNs, ARNs, expression génique ...) et spécialisées (réponses immunitaires ...). Nous avons également démontré que la majorité des sPEPs intéragissent préférentiellement avec les protéines annotées du même processus que la protéine canonique codée par leur propre transcrit. Enfn, si le modèle agent implémenté ne permet pas d’expliquer les mécanismes de régulation traductionnelle par les uORFs à l’heure actuelle, il fournit à la communauté scientifque un outil facilement adaptable pour approfondir leur étude.

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