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La N6-méthyladénosine (m6A), la modification épitranscriptomique la plus répandue chez les eucaryotes, est enrichie dans les régions 3′ non traduites (3′ UTR) des ARNm et régule le métabolisme des ARNm à de multiples niveaux. Il a été démontré que la m6A influence à la fois les interactions des protéines liant l'ARN (RBP) et des microARN (miARN) avec les ARNm, et pourrait donc jouer un rôle déterminant dans l'interaction entre la liaison des RBP et celle des miARN aux ARNm cibles.
À l'aide d'analyses computationnelles à l'échelle du transcriptome, une forte corrélation positive a été mise en évidence entre le nombre de sites m6A, de miARN et de RBP se liant aux ARNm, suggérant que les ARNm modifiés par la m6A sont davantage ciblés par les miARN et les RBP. De plus, les sites cibles des miARN et les sites de liaison des RBP situés à proximité les uns des autres sont également localisés à proximité des sites m6A, indiquant une interaction tripartite entre la m6A, les microARN et les RBP.
Nous émettons l'hypothèse que les modifications de l'ARNm telles que la m6A modifient la structure locale de l'ARN, influençant ainsi l'interaction des protéines liant l'ARN et du complexe microARN-RISC avec leurs sites cibles sur les ARNm. Cela ajoute un niveau supplémentaire de complexité à la régulation post-transcriptionnelle par les RBP et les miARN, en faisant des modifications de l'ARNm un facteur important de spécificité influençant la reconnaissance et la liaison des ARNm par les régulateurs post-transcriptionnels de l'expression génique.
De nombreuses études ont désormais montré que la modification m6A des ARNm joue un rôle crucial dans la régulation de l'expression génique dans le cancer. Les ARNm de nombreux oncogènes sont modifiés par la m6A dans les cellules cancéreuses, ce qui entraîne une augmentation de l'expression protéique. Toutefois, l'effet des modifications m6A sur les altérations de la structure de l'ARN et sur la liaison des RBP et des miARN n'a pas encore été suffisamment élucidé.
À partir du sous-ensemble d'ARNm présentant une proximité tripartite entre les sites m6A et les sites cibles du microARN miR-b et de la RBP HuR, nous avons sélectionné COX7A2L, qui code une composante de la chaîne respiratoire mitochondriale et dont l'expression est augmentée dans les cellules de cancer du sein traitées par les œstrogènes. Nous proposons d'étudier si des modifications spécifiques de type m6A de l'ARN COX7A2L modifient la structure secondaire locale de l'ARN et affectent la liaison de HuR et de miR-b à l'ARNm, influençant ainsi son expression dans les cellules de cancer du sein.
Nous proposons en outre d'examiner si l'altération de l'expression de COX7A2L, résultant des modifications m6A et des changements dans la liaison de HuR/miR-b, entraîne des modifications métaboliques dans les cellules cancéreuses mammaires conduisant à un potentiel oncogénique accru. Enfin, nous proposons d'étendre cette étude à d'autres oncogènes dans les cellules de cancer du sein en isolant les ARNm modifiés par la m6A et en identifiant ceux dont les interactions avec HuR/miR-b sont modifiées en réponse au traitement par les œstrogènes.
Dans l'ensemble, ce projet vise à établir une « preuve de principe » de l'effet des modifications m6A des ARNm sur la liaison des RBP et des miARN, et à déterminer l'impact des changements d'interaction RBP/miARN médiés par la m6A sur l'expression des oncogènes dans les cellules de cancer du sein.
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N6-methyladenosine (m6A), the most prevalent epitranscriptomic modification in eukaryotes, is enriched in 3′-untranslated regions (3′ UTRs) of mRNAs and regulates mRNA metabolism at multiple levels. m6A has been shown to influence both RBP and miRNA interactions with mRNAs and may therefore play a determining role in the interplay between RBP and miRNA binding to target mRNAs. Using transcriptome-wide computational analysis, a strong positive correlation has been found between the number of m6A sites, miRNAs and RBPs binding to mRNAs, suggesting that m6A-modified mRNAs are more targeted by miRNAs and RBPs. Further, miRNA target sites and RBP-binding sites located close to each other are also proximally located to m6A sites indicating three-way interplay between m6A, microRNA and RBP binding. We hypothesize that mRNA modifications such as m6A alters the local structure of RNA, thereby influencing the interaction of RNA-binding proteins and the microRNA-RISC to their target sites on mRNAs. This adds a further layer of complexity to post-transcriptional regulation by RBPs and miRNAs, by making mRNAs modifications as an important specificity influencing mRNA recognition and binding by post-transcriptional regulators of gene expression.
Numerous studies have now shown that m6A modification of mRNAs play a crucial role regulating gene expression in cancer. The mRNAs of many oncogenes are m6A modified in cancer cells, resulting in enhanced protein expression. However, the effect of m6A modifications on alterations of RNA structure and RBP/miRNA binding has not been sufficiently elucidated. From the subset of mRNAs which show three-way proximity between m6A sites and target sites of the microRNA miR-b and the RBP HuR, we have selected COX7A2L, which encodes a component of the mitochondrial respiratory chain and is upregulated in estrogen-treated breast cancer cells. We propose to investigate whether specific m6A modifications of the COX7A2L RNA alters the local secondary structure of the RNA and affects the binding of HuR and miR-b to the mRNA, thereby influencing its expression in breast cancer cells. Further we propose to investigate whether the altered expression of COX7A2L as a result of m6A modifications and alterations in HuR/miR-b binding leads to metabolic changes in the breast cancer cells leading to enhanced oncogenic potential. Finally we propose to expand the study to other oncogenes in breast cancer cells by isolating m6A modified mRNAs and identifying the ones which have altered interactions with HuR/miR-b in response to estrogen treatment. Together, this project envisages establishing the “proof of principle” of the effect of m6A modifications of mRNAs on RBP and miRNA binding and determining the effect of m6A-mediated changes in RBP/miRNA interaction on the expression of oncogenes in breast cancer cells.
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Début de la thèse : 01/10/
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