Identification et caractérisation d'une deuxième protéine codée par le gène ATXN1

La traduction d'une séquence nucléotidique d'ARNm dans plus d'un cadre de lecture est un phénomène découvert chez les virus vers la fin des années 1970. Depuis, quelques exemples de ce phénomène de traduction alternative ont été découverts chez l'humain dans les gènes INK4a, GNAS1, XBP1, et PRNP. La protéine alternative du gène GNAS , nommée ALEX, interagit et régule la protéine de référence et une mutation dans la protéine alternative peut engendrer certains phénotypes pathologiques. Plusieurs groupes de recherche ont effectué des analyses bio-informatiques sur le génome humain et ont suggéré que la traduction alternative de gènes pourrait être beaucoup plus importante que les quelques exemples connus à ce jour. Nous avons créé une base de données dans le but de prédire ces protéines alternatives à partir du transcriptome humain. Le gène ATXN1 semblait un candidat très intéressant à valider puisque la protéine de référence du gène, l'ATXN1, est impliquée dans une maladie neurodégénérative importante: l'ataxie spinocérébelleuse de type 1 (SCA1). Cette pathologie est causée par l'expansion d'une région CAG dans l'ADN qui est traduite en région polyglutamique. La protéine pathologique tend à agréger dans des inclusions nucléaires, ce qui induit l'altération de nombreux interacteurs de l'ATXN1 et pourrait interférer avec la fonction normale de ATXN1. Nous avons observé la présence de deux sites d'initiation alternatifs dans la séquence codante du gène ATXN1, situés dans le cadre de lecture +3. Expérimentalement, nous avons montré l'existence de deux isoformes de la protéine alternative nommée Alt-ATXN1, l'isoforme long étant fortement majoritaire. Alt-ATXN1, qui se localise dans le noyau, interagit de façon directe avec l'ATXN1 et coagrège avec celle-ci dans les inclusions nucléaires caractéristiques de la SCA1. Cette caractéristique intéressante suggère que la fonction biologique d'Alt-ATXN1 pourrait être altérée dans les cas de pathologie due à l'agrégation de l'ATXN1. Nous démontrons qu'Alt-ATXN1 lie les ARNm et possède une localisation nucléaire dépendante de la transcription, ce qui est caractéristique des protéines impliquées dans le processing de l'ARNm. L'existence d'Alt-ATXN1 a été confirmée in vivo dans une lignée neuronale humaine et dans des extraits de cervelets humains. Suite à ces découvertes, la fonction approfondie ainsi que la détermination du rôle d'Alt-ATXN1 dans la SCA1 demeurent sous investigation

Fluorescent core-shell alloy nanoparticles for cell targeting applications

ABSTRACT: RÉSUMÉ: ABSTRACT

Intronic small nucleolar RNAs regulate host gene splicing through base pairing with their adjacent intronic sequences

Background Small nucleolar RNAs (snoRNAs) are abundant noncoding RNAs best known for their involvement in ribosomal RNA maturation. In mammals, most expressed snoRNAs are embedded in introns of longer genes and produced through transcription and splicing of their host. Intronic snoRNAs were long viewed as inert passengers with little effect on host expression. However, a recent study reported a snoRNA influencing the splicing and ultimate output of its host gene. Overall, the general contribution of intronic snoRNAs to host expression remains unclear. Results Computational analysis of large-scale human RNA-RNA interaction datasets indicates that 30% of detected snoRNAs interact with their host transcripts. Many snoRNA-host duplexes are located near alternatively spliced exons and display high sequence conservation suggesting a possible role in splicing regulation. The study of the model SNORD2-EIF4A2 duplex indicates that the snoRNA interaction with the host intronic sequence conceals the branch point leading to decreased inclusion of the adjacent alternative exon. Extended SNORD2 sequence containing the interacting intronic region accumulates in sequencing datasets in a cell-type-specific manner. Antisense oligonucleotides and mutations that disrupt the formation of the snoRNA-intron structure promote the splicing of the alternative exon, shifting the EIF4A2 transcript ratio away from nonsense-mediated decay. Conclusions Many snoRNAs form RNA duplexes near alternative exons of their host transcripts, placing them in optimal positions to control host output as shown for the SNORD2-EIF4A2 model system. Overall, our study supports a more widespread role for intronic snoRNAs in the regulation of their host transcript maturation

The Science Performance of JWST as Characterized in Commissioning

This paper characterizes the actual science performance of the James Webb Space Telescope (JWST), as determined from the six month commissioning period. We summarize the performance of the spacecraft, telescope, science instruments, and ground system, with an emphasis on differences from pre-launch expectations. Commissioning has made clear that JWST is fully capable of achieving the discoveries for which it was built. Moreover, almost across the board, the science performance of JWST is better than expected; in most cases, JWST will go deeper faster than expected. The telescope and instrument suite have demonstrated the sensitivity, stability, image quality, and spectral range that are necessary to transform our understanding of the cosmos through observations spanning from near-earth asteroids to the most distant galaxies.Comment: 5th version as accepted to PASP; 31 pages, 18 figures; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1538-3873/acb29

The James Webb Space Telescope Mission

Twenty-six years ago a small committee report, building on earlier studies, expounded a compelling and poetic vision for the future of astronomy, calling for an infrared-optimized space telescope with an aperture of at least $4m$. With the support of their governments in the US, Europe, and Canada, 20,000 people realized that vision as the $6.5m$ James Webb Space Telescope. A generation of astronomers will celebrate their accomplishments for the life of the mission, potentially as long as 20 years, and beyond. This report and the scientific discoveries that follow are extended thank-you notes to the 20,000 team members. The telescope is working perfectly, with much better image quality than expected. In this and accompanying papers, we give a brief history, describe the observatory, outline its objectives and current observing program, and discuss the inventions and people who made it possible. We cite detailed reports on the design and the measured performance on orbit.Comment: Accepted by PASP for the special issue on The James Webb Space Telescope Overview, 29 pages, 4 figure

Study of snoRNAs, their duplication and the relationship with their host gene

Les petits ARN nucléolaires (snoRNA) forment une classe d’ARN non codants très abondants qui sont principalement connus pour leur implication dans la maturation et la modification des ARN ribosomiques. Les snoRNA sont divisés en deux groupes : les snoRNA de type C/D et les snoRNA de type H/ACA. Chez l’humain, la majorité des snoRNA sont encodés dans les introns de gènes plus longs et chaque snoRNA peut posséder plusieurs copies. Au cours des deux dernières décennies, un éventail de fonctions non canoniques ont été découvertes pour ces petits ARN, et certains ont été identifiés comme étant dérégulés dans diverses pathologies, mais l’implication des snoRNA est la plupart du temps mal comprise. Quelques groupes se sont intéressés aux mécanismes par lesquels les snoRNA pouvaient être dupliqués, mais très peu d’études ont tenté de caractériser l’utilité de ces séquences dupliquées ou la relation entre un snoRNA et ses différentes copies. Ensuite, il a toujours été pris pour acquis qu’un snoRNA encodé dans un gène hôte était régulé de façon simultanée avec celui-ci et que le snoRNA ne serait qu’un produit dérivé qui n’aurait pas de relation avec son gène hôte. Par contre, plusieurs études des dernières années tendent à montrer que cette relation ne serait pas aussi simple. Finalement, l’étude des snoRNA est partiellement entravée par l’information partielle ou désuète présente dans les différentes bases de données. Tout d’abord, en utilisant la classification RFAM, nous avons montré, entre autres, que les membres d’une même famille de snoRNA peuvent être régulés de façon indépendante dans différents contextes cellulaires et que la variabilité des membres individuels est préférée par rapport à la variabilité de la famille. Ensuite, la réanalyse de données d’interaction ARN-ARN provenant de la littérature nous ont permis de constater qu’une grande proportion de snoRNA semblent interagir avec leur gène hôte et que ces interactions auraient le potentiel d’influencer le patron d’épissage de leur gène hôte, comme c’est le cas pour le snoRNA SNORD2 que nous avons caractérisé en détail. Finalement, nous avons créé la version 2.0 de notre base de données snoDB, spécialisée sur les snoRNA, dans laquelle nous avons éliminé les entrées dupliquées, ajouté une toute nouvelle section sur les modifications chimiques des ARNr guidées par les snoRNA et nous avons ajouté différents types d’information utile. Mises ensemble, ces études pourront servir de base pour une caractérisation plus poussée de certains aspects de la biologie des snoRNA et l’avancement de nos connaissances sur ces petits ARN polyvalents.Abstract: Thesis presented at the Faculty of medicine and health sciences for the obtention of Doctor degree diploma philosophiae doctor (Ph.D.) in Biochemistry, Faculty of medicine and health sciences, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada, J1H 5N4 Small nucleolar RNAs (snoRNAs) are a class of highly abundant non-coding RNAs that are primarily known for their involvement in the maturation and modification of ribosomal RNAs. SnoRNAs are divided into two groups: box C/D snoRNAs and box H/ACA snoRNAs. In human, the majority of snoRNAs are encoded in the introns of longer genes and each snoRNA can have multiple copies. Over the past two decades, a range of non-canonical functions have been discovered for these small RNAs, and some have been identified as being deregulated in various pathologies, but the involvement of snoRNAs is mostly poorly understood. A few groups have focused on the mechanisms by which snoRNAs can be duplicated, but very few studies have attempted to characterize the utility of these duplicated sequences or the relationship between a snoRNA and its different copies. Then, it has always been assumed that a snoRNA encoded in a host gene is regulated simultaneously with the host gene and that the snoRNA is only a by-product that has no relationship with its host gene. However, several studies in recent years tend to show that this relationship is not so simple. Finally, the study of snoRNAs is partially hampered by the partial or outdated information present in the different databases. First, using RFAM classification, we showed, among other things, that members of the same snoRNA family can be independently regulated in different cellular contexts and that variability of individual members is preferred over family variability. Next, reanalysis of RNA-RNA interaction data from the literature allowed us to find that a large proportion of snoRNAs appear to interact with their host gene and that these interactions would have the potential to influence the splicing pattern of their host gene, as is the case for the SNORD2 snoRNA that we characterized in detail. Finally, we have created version 2.0 of our snoRNA database in which we have eliminated duplicate entries, added a brand new section on snoRNA-guided chemical modifications of rRNAs, and added various types of useful information. Taken together, these studies may serve as a basis for further characterization of aspects of snoRNA biology and advancement of our knowledge of these small, versatile RNAs

Identification et caractérisation d'une deuxième protéine codée par le gène ATXN1

La traduction d'une séquence nucléotidique d'ARNm dans plus d'un cadre de lecture est un phénomène découvert chez les virus vers la fin des années 1970. Depuis, quelques exemples de ce phénomène de traduction alternative ont été découverts chez l'humain dans les gènes INK4a, GNAS1, XBP1, et PRNP. La protéine alternative du gène GNAS , nommée ALEX, interagit et régule la protéine de référence et une mutation dans la protéine alternative peut engendrer certains phénotypes pathologiques. Plusieurs groupes de recherche ont effectué des analyses bio-informatiques sur le génome humain et ont suggéré que la traduction alternative de gènes pourrait être beaucoup plus importante que les quelques exemples connus à ce jour. Nous avons créé une base de données dans le but de prédire ces protéines alternatives à partir du transcriptome humain. Le gène ATXN1 semblait un candidat très intéressant à valider puisque la protéine de référence du gène, l'ATXN1, est impliquée dans une maladie neurodégénérative importante: l'ataxie spinocérébelleuse de type 1 (SCA1). Cette pathologie est causée par l'expansion d'une région CAG dans l'ADN qui est traduite en région polyglutamique. La protéine pathologique tend à agréger dans des inclusions nucléaires, ce qui induit l'altération de nombreux interacteurs de l'ATXN1 et pourrait interférer avec la fonction normale de ATXN1. Nous avons observé la présence de deux sites d'initiation alternatifs dans la séquence codante du gène ATXN1, situés dans le cadre de lecture +3. Expérimentalement, nous avons montré l'existence de deux isoformes de la protéine alternative nommée Alt-ATXN1, l'isoforme long étant fortement majoritaire. Alt-ATXN1, qui se localise dans le noyau, interagit de façon directe avec l'ATXN1 et coagrège avec celle-ci dans les inclusions nucléaires caractéristiques de la SCA1. Cette caractéristique intéressante suggère que la fonction biologique d'Alt-ATXN1 pourrait être altérée dans les cas de pathologie due à l'agrégation de l'ATXN1. Nous démontrons qu'Alt-ATXN1 lie les ARNm et possède une localisation nucléaire dépendante de la transcription, ce qui est caractéristique des protéines impliquées dans le processing de l'ARNm. L'existence d'Alt-ATXN1 a été confirmée in vivo dans une lignée neuronale humaine et dans des extraits de cervelets humains. Suite à ces découvertes, la fonction approfondie ainsi que la détermination du rôle d'Alt-ATXN1 dans la SCA1 demeurent sous investigation

A Polyadenylation-Dependent 3′ End Maturation Pathway Is Required for the Synthesis of the Human Telomerase RNA

Telomere maintenance by the telomerase reverse transcriptase requires a noncoding RNA subunit that acts as a template for the synthesis of telomeric repeats. In humans, the telomerase RNA (hTR) is a non-polyadenylated transcript produced from an independent transcriptional unit. As yet, the mechanism and factors responsible for hTR 3′ end processing have remained largely unknown. Here, we show that hTR is matured via a polyadenylation-dependent pathway that relies on the nuclear poly(A)-binding protein PABPN1 and the poly(A)-specific RNase PARN. Depletion of PABPN1 and PARN results in telomerase RNA deficiency and the accumulation of polyadenylated precursors. Accordingly, a deficiency in PABPN1 leads to impaired telomerase activity and telomere shortening. In contrast, we find that hTRAMP-dependent polyadenylation and exosome-mediated degradation function antagonistically to hTR maturation, thereby limiting telomerase RNA accumulation. Our findings unveil a critical requirement for RNA polyadenylation in telomerase RNA biogenesis, providing alternative approaches for telomerase inhibition in cancer