Études structurales de la maturation des ARN de transfert : les méthyltransférases M1A22 et M1A58 des ARNt

TRNAs carry many post-transcriptional modifications of nucleosides. These chemical maturation reactions can occur on the bases and sugar of the tRNA. Among RNAs the tRNA family has the largest number of modified nucleotides with 92 known modifications. The functions of these modifications are gradually beginning to be elucidated. In general, modifications of the nucleotides of the anticodon loop are necessary for correct codon-anticodon pairing and recognition by aminoacyl RNA synthetase. Modifications in the T and D loops facilitate the folding and stabilization of the L-structure of the tRNAs. Localized changes outside these loops can affect the stability of its structure, the identity of the tRNA or lead to alternative non-functional structures. These modifications are therefore essential for the maintenance of normal cell function, and alterations in these modifications inevitably lead to more or less marked pathologies in humans. Among these modifications, methylations are the most common. They are ensured by methyltransferases which use the universal methyl donor SAM (S-adenosyl-L-methionine) to transfer its methyl group to the target nucleoside. The work of this thesis concerns the study by X-ray crystallography and nuclear magnetic resonance (NMR) of two methyltransferases of the tRNAs TrmI responsible for the m1A58 modification and TrmK for the m1A22 modification. The crystallographic structures of two mutants of TrmI have been resolved (Y78A and D170A), as well as the structure of the enzyme TrmK. The NMR study of TrmK provided a better understanding of its interaction with its tRNA substrate. This work provides a better understanding of the function and specificities of these two modifying enzymes.Les ARNt portent de nombreuses modifications post-transcriptionnelles des nucléosides. Ces réactions chimiques de maturation peuvent se produire sur les bases et le sucre de l’ARNt. La famille des ARNt est la famille d’ARN qui compte le plus grand nombre de nucléotides modifiés avec 92 modifications connues. Les fonctions de ces modifications commencent peu à peu à être élucidées. D’une manière générale, les modifications des nucléotides de la boucle anticodon sont nécessaires pour un appariement correct codon-anticodon et une reconnaissance par l’aminoacyl-ARNt-synthétase. Les modifications au niveau des boucles T et D facilitent le repliement et la stabilisation de la structure en L des ARNt. Pour les modifications localisées en dehors de ces boucles, elles peuvent affecter la stabilité de sa structure, l’identité de l’ARNt ou le mener vers des structures alternatives non fonctionnelles. Ces modifications sont donc essentielles pour le maintien de la fonction cellulaire normale, et des altérations de ces modifications conduisent inévitablement à des pathologies plus ou moins marquées chez l’Homme. Parmi ces modifications, les méthylations sont les plus courantes. Elles sont assurées par des méthyltransférases qui utilisent le donneur universel de méthyle la SAM (S-adénosyl-L-méthionine) pour transférer son groupement méthyle au nucléoside cible. Les travaux de cette thèse portent sur l’étude par cristallographie au rayon X et résonance magnétique nucléaire (RMN) de deux méthyltransférase des ARNt TrmI responsable de la modification m1A58 et TrmK pour la modification m1A22. Les structures cristallographique de deux mutants de TrmI ont été résolue (Y78A et D170A), ainsi que la structure de l’enzyme TrmK. L’étude RMN de TrmK a permis de mieux comprendre son interaction avec son substrat ARNt. Ce travail permet de mieux comprendre le fonctionnement et les spécificités de ces deux enzymes de modifications