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Accueil du site > Thèmes de recherche > Etudes structurales et fonctionnelles de nouvelles cibles thérapeutiques par RMN > ARNtm et trans-traduction

ARNtm et trans-traduction

La trans-traduction est un mécanisme commun à toutes les bactéries. Spécifique des bactéries, elle assure le sauvetage des ribosomes bloqués sur leur ARN messager et le contrôle qualité des protéines synthétisées. Elle est essentielle au fitness et vitale pour certains pathogènes. Elle est assurée par l’ARNtm et la protéine partenaire SmpB qui établissent des interactions multiples et variables entre eux et avec d’autres partenaires dont le ribosome. Par une approche de biologie structurale intégrative (RMN, SAXS, RX, modélisation), nous étudions la structure, la dynamique et les interactions des différents acteurs moléculaires de la trans-traduction. Ces données permettront de développer de nouveaux agents antibiotiques ciblant la trans-traduction chez les bactéries pathogènes.

L’ARNtm est un ARN structuré, long de quelques centaines de nucléotides (363 chez E. coli), présent dans tous les génomes bactériens. Sa fonction a été découverte en 1996 : en complexe avec une petite protéine basique, SmpB, il participe à un mécanisme de sauvetage du processus de traduction chez les procaryotes, lorsque les ribosomes sont bloqués sur un ARN messager ne comportant pas de codon de terminaison ou comportant des suites de codons rares. L’ARNtm porte un domaine structuralement analogue aux ARN de transfert (TLD – « tRNA-like domain ») aminoacylable par l’AlaRS et une séquence codante interne (MLD – « mRNA-like domain ») munie d’un codon stop et codant pour une étiquette de protéolyse. Cette étiquette sert d’adressage pour la reconnaissance par des protéases bactériennes, permettant la dégradation de ces protéines incomplètes. La trans-traduction est un processus multi-étapes au cours duquel le complexe [TLD.SmpB] rentre dans le site accepteur du ribosome et pirate son centre de décodage, permettant le déblocage du ribosome et la reprise d’une « trans-lecture » du MLD porté par l’ARNtm. En fin de trans-traduction, le ribosome est recyclé (sauvetage de la traduction) et la protéine incomplète néo-synthétisée taggée en C-ter dirigée vers le protéasome (contrôle-qualité).

En l’absence de mécanisme alternatif de sauvetage du ribosome, le gène codant pour l’ARNtm (ssrA) est essentiel à la survie bactérienne. Il est aussi essentiel à la virulence d’un certain nombre de bactéries pathogènes (S. aureus, M. tuberculosis, N. gonorrhoeae, H. pylori, S. Flexneri ...), et donc une cible intéressante pour la recherche de nouveaux anti-bactériens.

Nous étudions les interactions moléculaires des étapes précoces de la trans-traduction. Ainsi par des expériences récentes effectuées par RMN, SAXS, et modélisation moléculaire, nous avons obtenu le premier modèle expérimental de la structure 3D en solution du complexe [ARNtm.SmpB] avant fixation au ribosome.

| | Structure 2D de l’ARNtm bactérien La structure est organisée autour de différents domaines : le TLD (tRNA-like domain, vert foncé), les hélices H5 et H2 (vert clair), les pseudonoeuds (cyan) et le MLD (mRNA-like domain, jaune).

| | ARNtm d’E. coli (A) spectre RMN NOESY (600MHz) de l’ARNtm. (B) Modèle expérimental de la structure 3D du complexe [ARNtm.SmpB] en solution et (C) courbe de diffusion correspondante obtenue par SAXS (synchrotron SOLEIL, ligne SWING).