Des chercheurs de l'Université de Californie à Davis et du MRC Laboratory of Molecular Biology à Cambridge, au Royaume-Uni, ont résolu la structure du complexe formé lors de l'analyse de l'ARNm pour trouver le level de départ de la traduction de l'ARN en protéine. La découverte, publiée le 4 septembre dans Science, fournit une nouvelle compréhension de ce processus fondamental.




« Cette structure transforme ce que nous savons sur l'initiation de la traduction dans les cellules humaines et il y a eu une formidable excitation de la part des gens sur le terrain », a déclaré Christopher Fraser, professeur de biologie moléculaire et cellulaire à l'UC Davis et auteur correspondant de l'article.

Bien que presque toutes nos cellules contiennent tout notre génome, les cellules utilisent différents sous-ensembles de gènes pour fabriquer les protéines dont elles ont besoin pour remplir leurs diverses fonctions. Cela nécessite un contrôle précis sur les processus par lesquels l'ADN est d'abord transcrit pour produire de l'ARNm, puis l'ARNm est traduit pour produire une protéine.




La traduction commence lorsqu'un ribosome se fixe à un morceau d'ARNm et le scanne jusqu'à ce qu'il trouve un codon de départ, trois lettres d'ARN qui disent « commencez à traduire ici ». Il y a plus d'une douzaine de protéines différentes appelées facteurs d'initiation impliqués dans ce processus. Beaucoup de ces facteurs d'initiation se sont avérés dérégulés dans divers cancers.

Cependant, la manière dont les facteurs se réunissent et scanne l'ARNm a été mal comprise, en raison du manque de compréhension des structures de l'ensemble du complexe.

Pour étudier cela, Fraser et le chercheur postdoctoral Masaaki Sokabe du Département de biologie moléculaire et cellulaire de l'UC Davis ont collaboré avec Venki Ramakrishnan, Jailson Brito Querido, Sebastian Kraatz et Yuliya Gordiyenko au LMB pour visualiser la structure du complexe. Ramakrishnan a partagé le prix Nobel de chimie 2009 pour ses travaux sur la framework du ribosome.

L'équipe a utilisé un ARNm dépourvu de codon de départ afin qu'il soit piégé dans l'acte de numérisation. Bien que gros pour une device biologique, vous pouvez installer approximativement 3000 de ces complexes sur la largeur d'un cheveu humain. L'équipe a donc utilisé la microscopie cryoélectronique au LMB pour obtenir une construction du complexe comprenant l'ARNm piégé. La microscopie cryoélectronique permet aux biologistes de capturer des movies tridimensionnels de molécules biologiques jusqu'à l'échelle d'atomes uniques.

Sur la base de cette structure, les chercheurs ont proposé un modèle de la façon dont l'ARNm s'insère dans un canal de la petite sous-unité ribosomale, et un mécanisme pour savoir remark l'ARNm pourrait être tiré à travers le ribosome pour la numérisation, comme une bande de movie à travers un ancien type projecteur.

Ils ont pu prédire que pour la plupart des ARNm, le codon de départ devrait être suffisamment éloigné de l'extrémité avant de l'ARNm pour qu'il soit trouvé dans le processus de balayage, ce qui a été confirmé biochimiquement par Sokabe et Fraser. Une conformation supplémentaire du modèle a été obtenue par spectrométrie de masse réalisée par Mark Skehel du LMB.

L'UC Davis College of Biological Sciences a récemment ouvert sa propre set up de microscopie cryoélectronique, ce qui rendra ce sort de travail possible sur le campus, a déclaré Fraser.

Les travaux ont été financés par l'UKRI MRC, la Fédération des sociétés européennes de biochimie, Wellcome, la Fondation Louis-Jeantet et les National Institutes of Health and fitness.