Projet ANR-15-CE11-0021 – RFS : Fidélité et structure du ribosome étudiée par analyse aux rayons X.
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Gulnara Yusupova (INSTITUT DE GENETIQUE ET DE BIOLOGIE MOLECULAIRE ET CELLULAIRE)
Montant : 532000.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : La synthèse des protéines est un processus cellulaire hautement régulé qui affecte la croissance, la reproduction et la survie en réponse aux indices intrinsèques et extrinsèques. La fidélité de la traduction assure la production du protéome stable et fonctionnel dans les cellules procaryotes et eucaryotes, mais ce n’est pas un processus biologique exempt d'erreur. Les mécanismes moléculaires responsables des différences de longévité entre les organismes vivants sont en grande partie inconnue, mais il a été montré que c’est lié à la fidélité / l’exactitude de la traduction des protéines. Les études structurales des mécanismes de fidélité de la traduction à l'échelle atomique chez les organismes eucaryotes font défaut parce que le ribosome eucaryote 80S est beaucoup plus important et plus complexe que son homologue bactérien. A l'heure actuelle, une seule technique permet d’obtenir des informations structurales à haute résolution à l’échelle du ribosome : la cristallographie par diffraction des rayons X.
Notre objectif principal est de comprendre au niveau atomique les mécanismes moléculaires de la fidélité de la traduction du code génétique par le ribosome eucaryote. Pour cela, nous avons besoin de cristalliser et d’élucider les structures du ribosome eucaryote 80S entier  avec ses principaux ligands fonctionnels, ARN messager (ARNm) et ARN de transfert (ARNt) naturels canoniques ou proches. Plus précisément, nous devons obtenir des cristaux du ribosome eucaryote 80S piégé dans les différents états du décodage, où le centre de décodage du ribosome eucaryote contiendra différentes paires de bases au niveau de l'hélice formée par le codon de l’ARNm et l’anticodon d’un ARNt canonique ou non portant toutefois toutes les modifications naturelles cruciales pour la précision du transfert de l'information génétique. Nous allons expliquer les bases moléculaires du mode d’action d'inhibiteurs tels que les aminoglycosides qui altèrent la précision de la traduction du ribosome eucaryote. Actuellement, nous sommes le seul groupe de recherche dans le monde travaillant sur la structure du ribosome eucaryote 80S entier (Saccharomyces cerevisiae) par analyse radiocristallographiques. Nous avons besoin de visualiser le chemin de l'ARN messager sur le ribosome eucaryote à l'échelle atomique et de décrire les interactions des ARNt naturels aux sites A, P et E avec les deux sous-unités.
	Ces structures à haute résolution déterminées par radiocristallographie apporteront un premier aperçu structural au niveau atomique du mécanisme de fidélité de la traduction par les ribosomes eucaryotes. Ces nouvelles structures vont plus particulièrement faire apparaître les caractéristiques de l'appareil de traduction eucaryote qui sont essentielles pour le maintien du cadre de lecture de l'ARNm permettant d’obtenir une traduction efficace et précise de l'information génétique qui a été optimisées au cours de l'évolution.	
	Au cours de la phase d’élongation, le maintien du cadre de lecture de la synthèse protéique crucial pour la traduction précise de l'information génétique est possible par l'action du facteur d'élongation eEF2. L’interruption du cadre de lecture (déphasage) est catastrophique pour une cellule. Elle peut être provoquée soit par des mutations de la protéine eEF2 soit par une synthèse insuffisance résidu diphthamide, une histidine modifiée de eEF2 soit par un déséquilibre dans la machinerie de traductionnelle. Ainsi, notre autre objectif est de résoudre par radiocristallographie les structures du ribosome 80S de levure en complexe avec eEF2 dans l'état d'élongation canonique et dans un état représentant un événement de déphasage.
Nous allons également mener des études cristallographiques sur le mode d’action d'inhibiteurs du ribosome en utilisant les ribosomes procaryotes et eucaryotes comme modèles mais aussi des complexes du ribosome bactérien piégé dans différents états de décodage diffractant à haute résolution.