Au sein du système nerveux, les mécanismes de régulation post-transcriptionnelle contribuent grandement aux différents phénotypes cellulaires. En effet, de faibles dérégulations peuvent mener à des maladies. Les G-quadruplexes (G4) d’ARN émergent comme étant de nouveaux acteurs dans la régulation post-transcriptionnelle. Les G4 sont des structures secondaires très stables retrouvées dans l’ADN et l’ARN. Ils sont formés par l’empilement d’un minimum de deux tétrades de guanines et stabilisés par des cations monovalents, habituellement le potassium. Au niveau de l’ARN, ils sont impliqués dans différents mécanismes comme l’épissage alternatif, la polyadénylation alternative, l’activation et l’inhibition de la traduction et la maturation des microARN. Selon plusieurs, les G4 sont considérés comme étant des évènements plutôt que des entités. Des éléments trans, soit des protéines, sont alors en mesure d’assurer leur repliement et dépliement.
Une analyse bio-informatique a confirmé un enrichissement de G4 d’ARN dans les transcrits du système nerveux. Cette analyse a aussi permis d’identifier la maladie de Parkinson comme l’une des maladies ayant la plus grande proportion de potentiel G4 (pG4). En effet, sur 16 gènes reliés à la maladie, 15 d’entre eux contiennent au moins un pG4. Ensuite, différentes techniques biochimiques comme des essais de fluorescence, le dichroïsme circulaire et la cartographie in-line ont été utilisées pour confirmer la formation de certains G4 situés dans des régions 5’ non traduites (5’UTR). Ces techniques ont permis d’identifier 4 nouveaux G4 d’ARN n’ayant jamais été caractérisés auparavant. Par la suite, des essais luciférase ont conclus que deux de ces G4, chez les ARNm de VPS35 et PRKN, ont un effet répresseur sur la traduction. Les protéines pouvant lier ces deux G4 ont ensuite été analysées par spectrométrie de masse. La protéine Guanine Nucleotide-Binding Protein-Like 1 (GNL1) a alors été identifiée comme étant une protéine pouvant lier les deux G4. Finalement, l’interaction entre GNL1 et le G4 de VPS35 et PRKN a été confirmée par des essais de retardement sur gel.
En bref, cette étude a permis d’identifier une nouvelle protéine, GNL1, pouvant lier deux nouveaux G-quadruplexes se situant dans le 5'UTR de gènes dérégulés dans la maladie de Parkinson. Une régulation de l’interaction entre GNL1 et les G4 pourrait être une option thérapeutique pour contrer les dérégulations présentes dans la maladie de Parkinson.Within the nervous system, the post-transcriptional regulatory mechanisms contribute to the different cellular phenotypes. Indeed, weak deregulations can lead to diseases. RNA G-quadruplexes (G4) are emerging as new players in post-transcriptional regulation. G4s are very stable secondary structures found in DNA and RNA. They are formed by a minimum of two tetrads of guanines and stabilized by monovalent cations usually potassium. At the RNA level, they are involved in different mechanisms, such as alternative polyadenylation, alternative splicing, activation and inhibition of translation, and maturation of microRNAs. According to many, G4s are seen as events rather than entities. Trans elements, like proteins, are able to ensure their folding and unfolding.
A bioinformatic analysis confirmed that there is indeed an enrichment of RNA G4s in the transcripts of the nervous system. This analysis also identified Parkinson's disease as one of the diseases with the highest proportion of potential G4 (pG4). Out of 16 disease-related genes, 15 of them contain a least one pG4. Then, different biochemical techniques such as fluorescence assay, circular dichroism, and in-line probing were used to confirm the formation of G4s located in the different 5’ untranslated regions (5’UTR). These techniques identified 4 new RNA G4s that have never been characterized before. Subsequently, luciferase assays concluded that two of these G4s, in the mRNA of VPS35 and PRKN, have a repressive effect on translation. The proteins capable of binding these two G4s were then identified by mass spectrometry. The protein Guanine Nucleotide-Binding Protein-Like 1 (GNL1) was identified as being a protein capable of binding the two G4s. Finally, the interaction between GNL1 and the G4 from VPS35 and PRKN was confirmed by electrophoretic mobility shift assays.
In brief, this study identified a new protein, GNL1, which can bind two new G-quadruplexes located in deregulated genes associated with Parkinson's disease. The regulation of the interaction between GNL1 and the two G4s could be a therapeutic option to counter the deregulations present in Parkinson's disease
