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Traduction des histones : un démarrage express en mode procaryotique

Des chercheurs du CNRS et de l’Université de Strasbourg révèlent l’existence d’un processus non-canonique de démarrage de la traduction des protéines chez les eucaryotes. Caractérisée chez l’ARN messager de l'histone H4, cette variante sans étape de « scanning », est responsable d’une très grande efficacité de la traduction et laisse entrevoir des possibilités d’applications pour l’amélioration des vecteurs d’expression eucaryotiques. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.

Les histones sont les protéines essentielles de la chromatine. Lors de la division cellulaire, elles sont produites abondamment en un temps record afin d’empaqueter l’ADN nucléaire nouvellement synthétisé. Concernant l’histone H4, la cellule a développé un mode de démarrage unique utilisant la structure de l’ARN messager. Les facteurs protéiques impliqués dans l’initiation sont recrutés par certains éléments de l’ARN tandis que le ribosome est positionné sur le codon d’initiation grâce à un élément répressif qui empêche le « scanning » de l’ARN et favorise l’interaction codon-anticodon.
Les chercheurs des laboratoires Architecture et Réactivité de l’ARN et l'Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, ont visualisé la structure de l’ARN messager fixé sur le ribosome de mammifère. L’ARN de l’histone H4 se replie en une structure localisée au site d’entrée du messager sur le ribosome, à proximité d’une boucle de l’ARN ribosomique de la petite sous-unité. Utilisant divers variants de cette boucle et de l’ARN messager, ils démontrent l’existence d’un appariement entre les deux ARN qui est essentiel au bon positionnement de l’ARN messager sur le ribosome. Une telle interaction rappelle l’interaction Shine-Dalgarno caractéristique du ribosome bactérien, particulièrement efficace pour placer le codon d’initiation face à l’ARN de transfert initiateur.
Ainsi, l’ARN messager de l’histone H4 se présente en briseur de dogmes des mécanismes de démarrage de la traduction. Il mime les stratégies virales pour le recrutement interne des facteurs et des ribosomes et s’apparie tel un ARN bactérien avec l’ARN ribosomique pour faciliter l’identification de l’AUG initiateur. Il en résulte pour la cellule une traduction particulièrement efficace et pour les chercheurs une source d’inspiration pour le développement de nouveaux systèmes d’expression dans les mammifères.

Figure : Structure du ribosome 80S en complexe avec l’ARNm de l’histone H4, le facteur d’élongation eEF1A et deux ARN de transfert dans les sites A et P. La vue rapprochée montre l’ARN messager H4 en interaction avec l’hélice h16 de l’ARN ribosomique à l’entrée du sillon de la petite sous-unité.

© Nature publishing group

Figure : Représentation schématique des interactions ARNm-ARNr impliquées dans l’initiation de la traduction de l’histone H4 et de l’initiation bactérienne. L’initiation bactérienne (à gauche) se base sur l’appariement de la séquence « Shine-Dalgarno » située en amont de l’AUG initiateur avec la séquence complémentaire située sur l’ARN ribosomique. Dans le cas de l’histone H4 (à droite), l’interaction implique le triplet AGG localisé dans la phase codante et l’hélice h16 de la petite sous-unité du ribosome. L’interaction de la coiffe située à l’extrémité 5’ de l’ARNm complète l’interaction avec le ribosome via les protéines ribosomiques rpS26 et rpS28.

© Gilbert Eriani

Références :

Contacts :

  • Gilbert Eriani
    Architecture et Réactivité de l’ARN
    CNRS UPR9002
    Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire
    15 rue René Descartes
    67000 Strasbourg

    Tel: 03 88 41 70 42

  • Bruno Klaholz
    Centre de Biologie Intégrative
    Département de Biologie Structurale Intégrée
    Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
    CNRS UMR 7104, INSERM U964, Université de Strasbourg
    1 rue Laurent Fries
    67400 Illkirch

    Tel: 03 69 48 52 78