L'ARN polymérase I est sujette aux terminaisons prématurées de la transcription, mécanisme ciblé par la molécule anticancéreuse BMH-21
- Azouzi, Chaïma (2025)
Thèse de doctorat
- Type de document
- Thèse de doctorat
- Diffusion
- Accès libre
- Titre
- L'ARN polymérase I est sujette aux terminaisons prématurées de la transcription, mécanisme ciblé par la molécule anticancéreuse BMH-21
- RNA polymerase I is subject to premature transcription termination, a mechanism targeted by the anticancer molecule BMH-21
- Auteur
- Azouzi, Chaïma
- Date de soutenance
- 2025-06-04
- Langue
- fr
- Établissement de soutenance
- Université de Toulouse
- École doctorale
- Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
- Structure de recherche
- Unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement (Toulouse ; 2021-....)
- Discipline
- Biologie structurale et fonctionnelle
- Sujet
- Sciences du vivant
- Résumé en français
- La transcription de l'ADN ribosomique (ADNr) par l'ARN polymérase I (Pol I) constitue une étape essentielle à la biogenèse des ribosomes, processus central au fonctionnement et à la prolifération cellulaire. Bien que les mécanismes généraux de la transcription soient bien décrits, la régulation fine de Pol I reste peu comprise. Durant ma thèse, j'ai étudié les dynamiques d'élongation de Pol I. Nous avons notamment démontré expérimentalement que la transcription par Pol I chez Saccharomyces cerevisiae est fréquemment interrompue par des évènements de terminaisons prématurées de la transcription (PTT). Pour explorer ce mécanisme, nous avons utilisé un mutant original appelé SuperPol (RPA135-F301S), précédemment caractérisé au laboratoire pour sa capacité à transcrire l'ADNr avec une efficacité supérieure à la Pol I sauvage. Nos résultats montrent clairement que SuperPol produit jusqu'à 1,5 fois plus de pré-ARNr 35S complet grâce à une forte diminution des PTT. Cette réduction des PTT chez SuperPol est liée à une diminution des pauses transcriptionnelles, notamment dans la région du 5'ETS, particulièrement propice à ces interruptions chez la Pol I sauvage. Ainsi, la capacité accrue de SuperPol à reprendre efficacement l'élongation après une pause, comme démontré par nos tests d'élongation in vitro, permet d'éviter la libération prématurée du complexe transcriptionnel. Par ailleurs, nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme d'action de la molécule anticancéreuse BMH-21, connue pour inhiber spécifiquement Pol I. Le BMH-21 exerce son effet en exacerbant fortement les PTT et en induisant la dégradation des grandes sous-unités Rpa190 et Rpa135 de Pol I. Cependant, SuperPol, en faisant moins de pauses, est moins sensible à cette augmentation des PTT et montre ainsi une résistance à l'action du BMH-21. Ces résultats suggèrent que les PTT et les pauses transcriptionnelles pourraient constituer un levier de régulation de la synthèse des ARNr. À terme, mieux comprendre ces mécanismes pourrait ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques, notamment en oncologie, en modulant spécifiquement ces étapes clés de la transcription par Pol I.
- Résumé en anglais
- The transcription of ribosomal DNA (rDNA) by RNA polymerase I (Pol I) is a crucial step in ribosome biogenesis, a central process for cellular function and proliferation. While general transcription mechanisms are well described, the fine regulation of Pol I activity remains poorly understood. In my thesis, I investigated the dynamics of Pol I elongation. We experimentally demonstrated that Pol I transcription in Saccharomyces cerevisiae is frequently interrupted by events of premature transcription termination (PTT). To explore this mechanism, we used a Pol I mutant named SuperPol (RPA135-F301S), previously characterized in our laboratory for its ability to transcribe rDNA with higher efficiency compared to wild-type Pol I. Our results clearly show that SuperPol produces up to 1.5-fold more full-length 35S pre-rRNA, specifically due to a significant reduction in PTT. This decrease in PTT in SuperPol is directly linked to a reduction in transcriptional pausing, especially within the 5'ETS region, a region particularly prone to pauses in wild-type Pol I. Thus, SuperPol's increased capacity to efficiently resume elongation after a pause, as demonstrated by our in vitro elongation assays, prevents premature release of the transcription complex. Additionally, we revealed a novel mode of action for the anticancer molecule BMH-21, known to specifically inhibit Pol I. We show that BMH-21 strongly exacerbates PTT events and induces the degradation of Pol I's large subunits Rpa190 and Rpa135. However, due to its reduced frequency of pausing, SuperPol is less sensitive to the BMH-21-induced increase of PTT, and consequently shows resistance to the action of this molecule. These findings suggest that transcriptional pauses and PTT could constitute a regulatory mechanism controlling rRNA synthesis. Ultimately, a deeper understanding of these mechanisms could open new therapeutic avenues, particularly in oncology, by specifically targeting these critical steps in Pol I transcription.
- Numéro national de thèse
- 2025TLSES120
- Date de publication
- 2025-11-07
Citation bibliographique
Azouzi, Chaïma (2025), L'ARN polymérase I est sujette aux terminaisons prématurées de la transcription, mécanisme ciblé par la molécule anticancéreuse BMH-21 [Thèse de doctorat]