Projet ANR-07-BLAN-0351 – STIR : Analysis of the role of the ribosomal mRNA docking site during translation initiation
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : Madame Pascale ROMBY (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Régionale Alsace)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE EN BIOLOGIE ET EN MEDECINE
Montant : 462000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : L'élucidation des structures du ribosome bactérien à haute résolution apporte une somme impressionnante d'informations structurales qui permettent de mieux appréhender la fonction du ribosome. On peut maintenant disséquer les différents états fonctionnels du ribosome et accéder à une vision dynamique de la traduction. L'initiation de la traduction est un processus à plusieurs étapes qui conduit au positionnement précis de l'ARNm pour former l'interaction codon-anticodon au niveau du site peptidyl (P). De nombreuses régions 5' non codantes des ARNm présentent des structures secondaires complexes qui peuvent influer sur la cinétique d'assemblage du complexe d'initiation. Par ailleurs ces structures peuvent répondre directement à un signal extérieur, et indirectement par la fixation de molécules incluant de petits métabolites, des ARN non-codant ou des protéines régulatrices. L'objectif principal de ce projet est de comprendre comment la reconnaissance des ARNm structurés par le ribosome peut influer sur les différentes étapes de formation du complexe de démarrage pour obtenir une vision dynamique de ce processus essentiel. Chez les entérobactéries, de nombreuses protéines qui reconnaissent l'ARN régulent négativement la traduction de leur ARNm en se fixant à des structures particulières souvent localisées près du site de démarrage de la traduction. Ainsi, la protéine ribosomique S15 d'Escherichia coli empêche le démarrage de la traduction de son propre ARNm en bloquant le ribosome sous la forme d'un complexe de démarrage improductif (mécanisme de séquestration). De récentes expériences de cryo-microscopie électronique réalisées par l'équipe partenaire 2 (en collaboration avec l'équipe 1) ont permis de résoudre la structure du complexe d'initiation productif (ARNm-ARNt-ribosome) et du complexe improductif (ARNm-S15-ribosome). Ces structures montrent clairement que S15 stabilise une structure en pseudo-noeud de l'ARNm sur la plateforme de la sous-unité 30S en dehors du cheminement normal de l'ARNm. Ainsi, la protéine empêcherait le changement de conformation de l'ARNm requis pour former l'interaction codon-anticodon. Pour la première fois, cette étude visualise les étapes-clés de la formation du complexe d'initiation impliquant un ARNm structuré. Le complexe opérateur-répresseur se trouve localisé à la surface de la plateforme de la sous-unité 30S dans un environnement particulier constitué de plusieurs protéines ribosomiques. La comparaison des séquences et de la structure de ces protéines suggère que ce site est universel, utilisé de manière transitoire par tout type d'ARNm structuré. -  Les objectifs de ce projet sont (i) de caractériser la signification fonctionnelle du site d'ancrage des ARNm au niveau du ribosome, et de caractériser la fonction des protéines ribosomiques (S1, S2, S7, S11, S18 et S21) et des facteurs accessoires dans ce processus ; (ii) d'étudier la cinétique du changement de conformation des ARNm structurés requis pour un démarrage efficace et, (iii) de montrer que ce site joue un rôle général dans la formation de complexes de démarrage impliquant les ARNm structurés. Ce projet a pour but d'obtenir une vision dynamique de l'initiation de la traduction impliquant des ARNm dont l'expression est régulée. Nous utiliserons comme système modèle la régulation de la traduction de l'ARNm rpsO et, analyserons plusieurs autres ARNm structurés dont la régulation est dépendante soit d'un métabolite, soit de protéines (les protéines ribosomiques S4, S20 et L20 ou de la thréonyl-tRNA synthétase). Nous étudierons en outre le processus du démarrage de la traduction dans diverses bactéries dont E. coli et la bactérie pathogène Staphylococcus aureus. L'étude de ce processus fondamental de la vie- démarrage de la traduction et son contrôle- devrait à terme aider à concevoir de nouvelles stratégies pour combattre les infections bactériennes. Le projet repose sur une synergie entre trois équipes possédant un savoir-faire, des com