Study of the co-translational assembly mechanism of transcription complexes in mammalian cells

Etude des mécanismes d'assemblage co-traductionnel des complexes protéiques impliqués dans la transcription dans les cellules de mammifère

Pooja Mukherjee (1)

1 IGBMC - Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire

Majority of the biological processes are carried out by multisubunit protein complexes in cells and a significant amount of energy is required by the cells to build these huge complexes. Unlike bacteria, genes encoding proteins are dispersed in the genome of eukaryotes and this makes the assembly of protein complexes more complicated to understand. By using RNA immunoprecipitation followed by genome-wide detection of mRNAs by microarray analysis, single molecule RNA FISH, immunofluoresence, mouse knock-out embryonic stem cells and domain swapping approaches, we show that the mammalian multisubunit transcription complexes assemble co-translationally. We demonstrate that the dimerization domains and their positions in the interacting subunits determine the co-translational assembly pathway (simultaneous or sequential). Furthermore, cytoplasmic IF-smFISH and two-colour smFISH experiments indicate that the described co-translational assembly is clearly occurring in the cytoplasm of human cells. Identical results in yeast, mouse and human cells suggests that co-translational assembly is a general mechanism in eukaryotes which might be necessary to avoid non-specific interactions and protein aggregation in the cell.

La majorité des processus biologiques sont réalisés par des complexes protéiques multisubunités dans les cellules et une quantité importante d'énergie est requise par les cellules pour construire ces énormes complexes. Contrairement aux bactéries, les gènes codant pour les protéines sont dispersés dans le génome des eucaryotes, ce qui complique la compréhension de l'assemblage des complexes protéiques. En utilisant l'immunoprécipitation d'ARN suivie par la détection des ARNm à l'échelle du génome par analyse par micropuce, ARN molécule unique, FISH, immunofluorescence, cellules souches embryonnaires knock-out de souris et approches de permutation de domaines, nous montrons que les complexes de transcription multisubunit de mammifère s'assemblent de manière co-traductionnelle. Nous démontrons que les domaines de dimérisation et leurs positions dans les sous-unités en interaction déterminent la voie d'assemblage de co-traduction (simultanée ou séquentielle). En outre, les expériences cytoplasmiques IF-smFISH et bicolores smFISH indiquent que l'assemblage de co-traduction décrit se produit clairement dans le cytoplasme de cellules humaines. Des résultats identiques dans les cellules de levure, de souris et humaine suggèrent que l'assemblage par co-traduction est un mécanisme général chez les eucaryotes, qui pourrait être nécessaire pour éviter les interactions non spécifiques et l'agrégation de protéines dans la cellule.

Mots clés: Transcription; Transcription complexes; TFIID; Co-translational assembly; Multisubunit protein complexes; RNA Immunoprecipitation; Single molecule FISH

Mots clés: Transcription; Complexes de transcription; TFIID; Assemblage co-traductionnelle; Complexes protéiques composé de plusieurs sous-unités; Immunoprécipitation d'ARN; FISH contre molécule simple

Domaines: Génomique, Transcriptomique et Protéomique [q-bio.GN]

Pooja Mukherjee. Study of the co-translational assembly mechanism of transcription complexes in mammalian cells. Genomics [q-bio.GN]. Université de Strasbourg, 2019. English. ⟨NNT : 2019STRAJ051⟩. ⟨tel-02550614⟩