Étude de l'évolution de la structure des génomes mitochondriaux chez les Euglenozoa

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de l'évolution de la structure des génomes mitochondriaux chez les Euglenozoa

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Processus post-transcriptionnels inédits dans la mitochondrie des diplonémides

Notre laboratoire a récemment découvert un mode d’expression des gènes mitochondriaux inédit chez le protozoaire biflagellé Diplonema papillatum. Outre son ADNmt formé de centaines de chromosomes circulaires, ses gènes sont fragmentés. Le gène cox1 qui code pour la sous unité I de la cytochrome oxydase est formé de neuf modules portés par autant de chromosomes. L’ARNm de cox1 est obtenu par épissage en trans et il est également édité par insertion de six uridines entre deux modules. Notre projet de recherche a porté sur une étude globale des processus post-transcriptionnels du génome mitochondrial de diplonémides. Nous avons caractérisé la fragmentation de cox1 chez trois autres espèces appartenant aux deux genres du groupe de diplonémides à savoir : Diplonema ambulator, Diplonema sp. 2 et Rhynchopus euleeides. Le gène cox1 est fragmenté en neuf modules chez tous ces diplonémides mais les modules sont portés par des chromosomes de taille et de séquences différentes d’une espèce à l’autre. L’étude des différentes espèces a aussi montrée que l’édition par insertion de six uridines entre deux modules de l’ARNm de cox1 est commune aux diplonémides. Ainsi, la fragmentation des gènes et l’édition des ARN sont des caractères communs aux diplonémides. Une analyse des transcrits mitochondriaux de D. papillatum a permis de découvrir quatre autres gènes mitochondriaux édités, dont un code pour un ARN ribosomique. Donc, l'édition ne se limite pas aux ARNm. De plus, nous avons montré qu’il n’y a pas de motifs d’introns de groupe I, de groupe II, de type ARNt ou d’introns impliqués dans le splicéosome et pouvant être à l’origine de l’épissage des modules de cox1. Aucune complémentarité significative de séquence n’existe entre les régions flanquantes de deux modules voisins, ni de résidus conservés au sein d’une espèce ou à travers les espèces. Nous avons donc conclu que l’épissage en trans de cox1 chez les diplonémides fait intervenir un nouveau mécanisme impliquant des facteurs trans plutôt que cis. L’épissage et l’édition de cox1 sont dirigés probablement par des ARN guides, mais il est également possible que les facteurs trans soient des molécules protéiques ou d’ADN. Nous avons élucidé les processus de maturation des transcrits mitochondriaux de D. papillatum. Tous les transcrits subissent trois étapes coordonnées et précises, notamment la maturation des deux extrémités, l’épissage, la polyadénylation du module 3’ et dans certains cas l’édition. La maturation des extrémités 5’ et 3’ se fait parallèlement à l’épissage et donne lieu à trois types d’intermédiaires. Ainsi, un transcrit primaire avec une extrémité libre peut se lier à son voisin. Cet épissage se fait apparemment sans prioriser un certain ordre temporel alors que dans le cas des transcrits édités, l’édition précède l`épissage. Ces études donnant une vue globale de la maturation des transcrits mitochondriaux ouvrent la voie à des analyses fonctionnelles sur l’épissage et l’édition chez D. papillatum. Elles sont le fondement pour finalement élucider les mécanismes moléculaires de ces deux processus post-transcriptionnels de régulation dans ce système intriguant.

A nuclear gene of eubacterial origin in Euglena gracilis reflects cryptic endosymbioses during protist evolution.

Genes for glycolytic and Calvin-cycle glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) of higher eukaryotes derive from ancient gene duplications which occurred in eubacterial genomes; both were transferred to the nucleus during the course of endosymbiosis. We have cloned cDNAs encoding chloroplast and cytosolic GAPDH from the early-branching photosynthetic protist Euglena gracilis and have determined the structure of its nuclear gene for cytosolic GAPDH. The gene contains four introns which possess unusual secondary structures, do not obey the GT-AG rule, and are flanked by 2- to 3-bp direct repeats. A gene phylogeny for these sequences in the context of eubacterial homologues indicates that euglenozoa, like higher eukaryotes, have obtained their GAPDH genes from eubacteria via endosymbiotic (organelle-to-nucleus) gene transfer. The data further suggest that the early-branching protists Giardia lamblia and Entamoeba histolytica--which lack mitochondria--and portions of the trypanosome lineage have acquired GAPDH genes from eubacterial donors which did not ultimately give rise to contemporary membrane-bound organelles. Evidence that "cryptic" (possibly ephemeral) endosymbioses during evolution may have entailed successful gene transfer is preserved in protist nuclear gene sequences.

Structure et expression des gènes mitochondriaux de Diplonema papillatum

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Structure et expression des gènes mitochondriaux de Diplonema papillatum

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.