Academic literature on the topic 'Motifs nucléotidiques'

Les i-motifs sont des structures tétramériques d'ADN constituées de paires de bases CH+:C intercalées et qui peuvent se former dans des séquences d'ADN riches en cytosine, notamment dans les conditions légèrement acides (pH≈6,0) où certaines cytosines seront protonées. Bien qu'elles soient connues depuis plus de 30 ans, du fait de leur forte dépendance au pH ces structures ont longuement été considérées comme uniquement présentes in vitro. Plus récemment, en 2018, un anticorps iMab a été développé pour cibler les i-motifs et les études ont suggéré leur présence au niveau cellulaire. De nombreuses séquences pouvant former des i-motifs ont été identifiées dans des zones actives du génome, au niveau de télomères ou de promoteurs d'oncogènes, suggérant alors de potentiels rôles biologiques de cette structure. Afin de déterminer ces effets, des outils complémentaires à l'anticorps doivent être développés afin de pouvoir contrôler la formation et la stabilité du i-motif. Ces composés chimiques, capables de stabiliser la structure et ainsi de contrôler sa formation, sont appelés ligands. De nombreux composés ont été décrits au fil des années mais aucun composé n'a aujourd'hui été unanimement admis comme ligand de i-motif de l'ADN. Cette absence de ligand de référence s'explique notamment par les méthodes utilisées jusqu'à présent pour observer les interactions des molécules avec la structure du i-motif. En effet, les techniques employées ont été héritées des études d'autres structures d'ADN et de nombreux biais introduits par celles-ci ont été identifiés, remettant en question les effets précédemment observés. Afin d'éclaircir le sujet et de conclure sur les différents effets de composés, nous avons alors proposé une méthode d'étude spécifique aux i-motifs permettant d'évaluer les effets de ligands sur la structure. Pour cela, une méthode dite de titration potentiométrique, basée sur des études de dichroïsme circulaire à différents pH à température constante, a été développée et validée sur le i-motif. Cette technique permet d'observer sans marquage de l'ADN l'état de ce dernier à différents pH, et ainsi de détecter une stabilisation causée par un ligand. Cette méthode a ensuite été couplée à des études thermiques et les deux ont alors été utilisées pour tester différents composés issus de la littérature et observer leurs effets sur la stabilité du i-motif vis-à-vis du pH. Nos résultats montrent que parmi tous les composés testés, aucune des petites molécules testées n'est capable de stabiliser un i-motif natif. Si trois composés (TMPyP4, BRACO-19 et Mitoxantrone) ont montré un effet déstabilisant sur la structure, seul le complexe [Ru(phen)2dppz]2+ a montré une certaine capacité de stabilisation. Néanmoins, cette stabilisation n'a été observée que sur une séquence spécifique à longues boucles, suggérant que cette interaction ne se fait que par des interactions avec des boucles d'ADN. Les effets des autres composés ont également été étudiées sur ces boucles, suggérant que les effets précédemment observés dans la littérature ne résultent que d'interactions à longues boucles, non spécifiques au i-motif. Dans la seconde partie, la spécificité de l'anticorps iMab a également été testée et les résultats démontrent que cet anticorps cible des séquences d'ADN riches en cytosines et non spécifiquement le i-motif. D'autres résultats indiquent même que cet anticorps est capable de déplier le i-motif suggérant là encore que cet anticorps se lie aux séquences C-riches dépliées. Dans l'ensemble, les résultats présentés dans cette thèse ne montrent qu'aucun des composés testés n'est capable de stabiliser le i-motif en interagissant directement avec le i-motif, mettant en lumière les difficultés de cibler la structure. De plus, les résultats concernant l'anticorps remettent en question l'interprétation des foyers nucléaires observés dans d'autres études et qui représentent aujourd'hui les seules observations de i-motifs natifs au niveau cellulaire
I-Motifs are tetrameric DNA structures constituted by mutually intercalated CH+:C base pairs that can form in cytosine-rich DNA sequences under slightly acidic conditions (pH ≈ 6.0) where some of cytosines are protonated. They have been known for over thirty years, but due to their strong pH dependence, these structures were long considered to exist only in vitro. Quite recently, in 2018, studies renewed interest in the i-motif suggesting its presence at the cellular level, especially due to the development of the iMab antibody, raised against i-motifs. Numerous sequences capable of forming i-motifs have been identified in active regions of the genome, such as at telomeres or oncogene promoters, suggesting potentially important biological roles for this structure. To determine these effects, tools complementary to antibodies need to be developed to control i-motif formation and stability. These chemical compounds capable of stabilizing the structure and thus controlling its formation are called ligands. Many compounds have been described over the years, but none has yet been unanimously accepted as a ligand for DNA motifs. This absence of a reference ligand is partly explained by the methods used so far to observe small-molecule interactions with the i-motif structure. Indeed, the techniques employed were inherited from studies of other DNA structures, and many biases introduced by them have been identified, calling previous observations into question. To clarify the subject and conclude on the various effects of compounds, we proposed a specific method for studying i-motifs that allows the evaluation of ligands' effects on these structures. Toward this end, a potentiometric titration method, based on circular dichroism studies at different pH, was developed and validated for the i-motif. This technique allows the observation of DNA conformation without labelling at different pH, thereby detecting stabilization caused by a ligand by measuring the transition pH between folded and unfolded DNA, in isothermal conditions. This method was then coupled with thermal studies, and both were used to test different compounds previously described in the literature and observe their effects on the i-motif's stability in relation to pH. The results show that among all the tested compounds, none were capable of stabilizing native i-motifs. While three compounds (TMPyP4, BRACO-19, and Mitoxantrone) did indeed show a destabilizing effect on the structure, only the complex [Ru(phen)2dppz]2+ demonstrated some stabilizing capacity. However, this stabilization was only observed with a specific sequence with long loops, suggesting that this interaction occurs through interactions with DNA loops. The effects of other compounds on these loops were also studied, suggesting that the effects previously observed in the literature resulted from secondary, non-specific interactions with the i-motif loops. In the second part of this thesis, the selectivity of the iMab antibody was also assessed, and the results show that this antibody targets cytosine-rich DNA sequences rather than the i-motif specifically. Other results even indicate that this antibody can unfold the i-motif, further suggesting that it binds to unfolded C-rich sequences rather than to i-motifs. Overall, the results presented in this study show that none of the tested compounds could stabilize the i-motif by directly interacting with it, highlighting the difficulties of targeting this DNA structure. Additionally, the results concerning the iMab antibody call into question the interpretation of nuclear foci observed in other studies, which currently represent the only evidence of native i-motifs at the cellular level

Le travail effectué dans cette thèse présente une nouvelle approche de la théorie du code circulaire dans les gènes qui a été initiée en 1996. Cette approche consiste à analyser les motifs construits à partir de ce code circulaire, ces motifs particuliers sont appelés motifs de code circulaire. Ainsi, nous avons développé des algorithmes de recherche pour localiser les motifs de code circulaire dans les séquences d'acides nucléiques afin de leur trouver une signification bioinformatique. En effet, le code circulaire X identifie dans les gènes est un ensemble de trinucleotides qui a la propriété de retrouver, synchroniser et maintenir la phase de lecture. Nous avons commencé notre analyse avec le centre de décodage du ribosome (ARNr) qui est une région majeure dans le processus de traduction des gènes aux protéines. Puis, nous avons étendu les résultats obtenus avec le ribosome aux ARN de transfert (ARNt) pour étudier les interactions ARNr-ARNt. Enfin, nous avons généralisé la recherche de motifs de code circulaire X dans l'ADN aux chromosomes d'eucaryotes complets
The work done in this thesis presents a new direction for circular code identified in 1996 by analysing the motifs constructed from circular code. These particular motifs are called circular code motifs. We applied search algorithms to locate circular code motifs in nucleic acid sequences in order to find biological significance. In fact, the circular code X, which was found in gene sequences, is a set of trinucleotides that have the property of reading frame retrieval, synchronization and maintenance. We started our study in the ribosomal decoding centre (rRNA), an important region involved in the process of translating genes into proteins. Afterwards, we expanded our scope to study the interaction of rRNA through the X circular code. Finally, we search for the X circular code motifs in the complete DNA sequences of chromosomes of the eukaryotic genomes. This study introduced new properties to the circular code theory

Le travail effectué dans cette thèse présente une nouvelle approche de la théorie du code circulaire dans les gènes qui a été initiée en 1996. Cette approche consiste à analyser les motifs construits à partir de ce code circulaire, ces motifs particuliers sont appelés motifs de code circulaire. Ainsi, nous avons développé des algorithmes de recherche pour localiser les motifs de code circulaire dans les séquences d'acides nucléiques afin de leur trouver une signification bioinformatique. En effet, le code circulaire X identifie dans les gènes est un ensemble de trinucleotides qui a la propriété de retrouver, synchroniser et maintenir la phase de lecture. Nous avons commencé notre analyse avec le centre de décodage du ribosome (ARNr) qui est une région majeure dans le processus de traduction des gènes aux protéines. Puis, nous avons étendu les résultats obtenus avec le ribosome aux ARN de transfert (ARNt) pour étudier les interactions ARNr-ARNt. Enfin, nous avons généralisé la recherche de motifs de code circulaire X dans l'ADN aux chromosomes d'eucaryotes complets
The work done in this thesis presents a new direction for circular code identified in 1996 by analysing the motifs constructed from circular code. These particular motifs are called circular code motifs. We applied search algorithms to locate circular code motifs in nucleic acid sequences in order to find biological significance. In fact, the circular code X, which was found in gene sequences, is a set of trinucleotides that have the property of reading frame retrieval, synchronization and maintenance. We started our study in the ribosomal decoding centre (rRNA), an important region involved in the process of translating genes into proteins. Afterwards, we expanded our scope to study the interaction of rRNA through the X circular code. Finally, we search for the X circular code motifs in the complete DNA sequences of chromosomes of the eukaryotic genomes. This study introduced new properties to the circular code theory

Les infections virales peuvent avoir des conséquences dévastatrices pour l'hôte et doivent donc être contrôlés rapidement et efficacement par l'immunité innée antivirale. Les récepteurs de type Rig-I-like (RLR: Rig-I, MDA5 et LGP2) sont en première ligne de la course de l'évolution entre les virus et le système immunitaire de l'hôte. Ils jouent un rôle majeur dans la détection des infections par les virus à ARN pour initier et moduler l'immunité antivirale. Lors de la liaison de l'ARN, les RLR déclenchent une cascade de signalisation en aval résultant dans l'expression des interférons de type I, de cytokines pro-inflammatoires et d'un ensemble diversifié de gènes antiviraux. Une décennie après leur découverte, la cascade de signalisation impliquée dans la réponse RLR est bien connue, cependant, les mécanismes moléculaires qui conduisent à leur activation ont encore besoin d'être éclaircis. En effet, à l'intérieur d'une cellule infectée, les RLR interagissent avec des ARNs viraux, mais aussi avec des partenaires protéiques cellulaires. La plupart d'entre eux sont encore méconnus. Ainsi des stratégies novatrices sont nécessaires pour identifier les réseaux spatio-temporels d'interactions moléculaires des RLR à l'intérieur des cellules infectées. Afin d'éclaircir la nature des agonistes et des partenaires protéiques des RLR lors d'une infection virale, nous avons généré un ensemble de lignées cellulaires stables exprimant Rig-I, MDA5 et LGP2 marqués. Des approches biochimiques modernes basées sur la purification par chromatographie d'affinité des RLR suivie du séquençage à haut débit des ARNs co-purifiés, et l'analyse par spectrométrie de masse des complexes protéiques co-précipités, ont été utilisées. Comme une preuve de concept, un virus à ARN de polarité négative (virus de la rougeole, MV) et un virus de polarité positive (virus du chikungunya, CHIKV) ont été choisis. Nous avons obtenu une liste exhaustive d'interactions spécifiques virus-hôte des RLRs. Les analyses de séquençage ont révélé que des régions distinctes des génomes de MV et CHIKV sont spécifiquement reconnues. Nos résultats suggèrent que lors de l'infection MV, Rig-I reconnaît les génomes défectifs lorsque la souche virale utilisée en produit. Par contre, MDA5 et LGP2 s'associent spécifiquement avec des ARN provenant de la région codant le gène de la nucléoprotéine. Lors de l'infection CHIKV, seulement Rig-I s'associe spécifiquement à la région 3 'du génome viral. Par notre approche protéomique, nous avons établi trois listes abondantes de protéines cellulaires interagissant directement ou indirectement avec chacun des trois RLRs. Ces interactions protéine-protéine sont hautement spécifiques à la fois des RLR et des conditions. En outre plusieurs partenaires des RLR décrits précédemment ont été retrouvés dans nos listes de protéines. À notre connaissance, cette étude fournit la première visualisation simultanée des agonistes ARN et des partenaires protéiques des trois RLRs dans des cellules vivantes et en présence d'infection par différents virus à ARN
Virus infections can have deVastating consequences for the host and must therefore be controlled rapidly and effectively by antiviral innate immunity. The Rig-I-like receptors (RLRs: Rig-I, MDA5 and LGP2) are at the frontline of the evolutionary race between viruses and the host immune system. They play a major role in sensing RNA virus infection to initiate and modulate antiviral immunity. Upon RNA binding, RLRs trigger a downstream signalling cascade resulting in the expression of type-I interferons, proinflammatory cytokines and a diverse set of antiviral genes. One decade after RLRs discovery, much is known on the signalling cascade involved in their response, however molecular mechanisms that lead to RLRs activation still need further elucidation. Indeed, inside an infected tell RLRs interact with particular signatures of viral RNA but also with cellular protein partners, most of them being still unknown. Thus, innovative strategies are needed to obtain spatiotemporal networks of macromolecular interactions involving RLRs inside infected tells. In order to shed light on RNA and protein partners of RLRs in physiological conditions during an active viral infection, we generated a set of stable tell fines expressing tagged Rig-I, MDA5 and LGP2 proteins. Modern biochemical approaches based on affinity purification of tagged proteins, next-generation sequencing (NGS) of RNA molecules and mass spectrometry analysis (LC-MS/MS) of protein complexes were applied. As a proof of principle one negative-sense (measles virus, MV) and one positive-sense (chikungunya virus, CHIKV) viruses were chosen. We obtained an extensive list of specific virus-host interactions between RLRs and both protein and RNA molecules. NGS analysis fi revealed that distinct regions of the MV and CHIKV genomes were specifically recognized in an RLR-dependent manner. Our findings suggests that during MV infection, Rig-I recognizes defective interfering genomes only if the viral strain produces them, whereas MDA5 and LGP2 specifically associate with RNA species originating from the MV nucleoprotein coding region. During CHIKV infection, only Rig-I was found to bind specifically the 3' untranslated region of the viral genome. Using our proteomic approach we established three prosperous lists of cellular proteins interacting either directly or indirectly with each of the three RLRs. These protein-protein interactions were highly specific because they were RLR-specific and conditions-dependent. Additionally, several previously described specific RLR partners were present in our protein lists. To our knowledge this study provides the first simultaneous visualisation of specific RNA and protein partners for Rig-I, MDA5 and LGP2 in living tells in the presence of different RNA viruses

Des évidences expérimentales récentes indiquent que les ARN changent de structures au fil du temps, parfois très rapidement, et que ces changements sont nécessaires à leurs activités biochimiques. La structure de ces ARN est donc dynamique. Ces mêmes évidences notent également que les structures clés impliquées sont prédites par le logiciel de prédiction de structure secondaire MC-Fold. En comparant les prédictions de structures du logiciel MC-Fold, nous avons constaté un lien clair entre les structures presque optimales (en termes de stabilité prédites par ce logiciel) et les variations d’activités biochimiques conséquentes à des changements ponctuels dans la séquence. Nous avons comparé les séquences d’ARN du point de vue de leurs structures dynamiques afin d’investiguer la similarité de leurs fonctions biologiques. Ceci a nécessité une accélération notable du logiciel MC-Fold. L’approche algorithmique est décrite au chapitre 1. Au chapitre 2 nous classons les impacts de légères variations de séquences des microARN sur la fonction naturelle de ceux-ci. Au chapitre 3 nous identifions des fenêtres dans de longs ARN dont les structures dynamiques occupent possiblement des rôles dans les désordres du spectre autistique et dans la polarisation des œufs de certains batraciens (Xenopus spp.).
Recent experimental evidence indicates that RNA structure changes, sometimes very rapidly and that these changes are both required for biochemical activity and captured by the secondary structure prediction software MC-Fold. RNA structure is thus dynamic. We compared RNA sequences from the point of view of their structural dynamics so as to investigate how similar their biochemical activities were by computing a signature from the output of the structure prediction software MC-Fold. This required us to accelerate considerably the software MC-Fold. The algorithmic approach to this acceleration is described in chapter 1. In chapter 2, point mutations that disrupt the biochemical activity of microRNA are explained in terms of changes in RNA dynamics. Finally, in chapter 3 we identify dynamic structure windows in long RNA with potentially significant roles in autism spectrum disorders and separately in Xenopus ssp. (species of frogs) egg polarisation.