Nouvelles Approches RMN pour l’Étude de la Dynamique de l'ARN en Interaction

Résumé de la thèse

Au cours des dernières décennies, une diversité toujours plus grande d'ARN a été découverte, ce qui a permis de comprendre de nombreux rôles cruciaux de l'ARN dans la cellule. Malgré ces études en plein essor qui élucident l'importance des ARN dans la fonction cellulaire et le développement des maladies, il reste encore beaucoup à découvrir sur la manière dont les ARN remplissent leur fonction. Dans de nombreux processus biologiques, les fonctions de l'ARN sont régies par des interactions avec d'autres biomolécules. Il est donc très intéressant d'étudier différentes ARN de natures chimiques et de fonctions biologiques diverses pour comprendre comment le comportement de l'ARN est modifié par l'interaction.

La résonance magnétique nucléaire (RMN) en solution est une technique de biologie structurale très puissante pour étudier la structure et la dynamique de l'ARN, car la RMN fournit non seulement de l’information sur la structure à l’échelle de l’atome, mais aussi sur la dynamique des biomolécules à différentes échelles de temps. Cela fait donc de la RMN l'une des méthodes les plus efficaces pour étudier les interactions de l'ARN dans des systèmes aussi dynamiques.

Dans cette thèse, les méthodologies RMN disponibles seront présentées, avec un accent particulier sur la production enzymatique d'ARN et la purification pour accéder aux marquages isotopiques précis nécessaire pour les études d'ARN complexes par RMN. Ces méthodes ont été utilisées pour étudier comment les propriétés conformationnelles de plusieurs ARN sont influencées par l'interaction avec une variété de partenaires, y compris des protéines, des ARN et des petites molécules. Ces études portent sur des ARN présents dans un large éventail de questions biologiques, notamment la biologie du développement, des pathologies telles que le cancer et la maladie de Huntington, ainsi que la découverte de médicaments. 

Novel NMR Approaches to Investigate Dynamics of RNA in Interaction

Over the last decades, an ever-increasing diversity of RNA has  been discovered  providing insights into many crucial roles of RNA in the cell. Despite these rapidly growing studies elucidating the importance of RNAs in cell function and disease development, there is still much to discover on how RNAs perform their functions. In many biological processes, RNA functions are governed by interactions with other biomolecules. It is therefore of great interest to study different RNAs from various chemical natures and biological functions to understand how RNA's behaviour is altered upon interaction.

Solution-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a very powerful structural biology technique for studying the structure and dynamics of RNA as NMR provides not only the atomic-level structural information but also the dynamics of the biomolecule on a variety of time-scales. Hence, it makes NMR one of the strongest methods for studying the RNA interactions in such a dynamic systems.

In this thesis, the available NMR methodologies will be presented, with a particular focus on enzymatic RNA production and purification to access precise isotopic labelling necessary for complex RNA studies by NMR. These methods have been used to study how the conformational properties of several RNAs are impacted upon interaction with a variety of partners including proteins, RNAs and small molecules. Those studies involve RNAs present in a large range of biological questions, including development biology, pathologies such as cancer and Huntington disease and drug discovery.