la traduction chez les procaryotes: régulation au niveau de linitiation
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La traduction chez les procaryotes:
régulation au niveau de l’initiation
Initiation de la synthèse protéique: Rappels
Intermédiaire clé =complexe d’initiation 30S
70S
Seule étape« covalente »
Etape importante:sélection du mRNA
Interaction 30Sc/SD
-Exp protection RNAses 30-40nt du mRNA/ ribosome
-Quand AUG connus 20nt AUG 13nt
-1974: Shine et Dalgarnosur 6 séquences connues
3’mRNAGGAGG AUG
5’
rRNA 16S
3’ CCUCC
5’
-Ensuite nombreuses expériences:
3’ rRNA 16S très conservées et accessibles
Oligos comp du 3’ rRNA inhibent traduction
In vivo ribosomes avec 3’rRNA*: Protéines produites si SD*
Eléments essentiels pour l’initiation
3’
mRNAGGAGG AUG5’
rRNA 16S
3’CCUCC
5’
5nt (3-9nt)3-12nt
-Espacement SD/AUG pas précis. Mais si <4 ou >14nt: Initiation facteur 10 mini
-Codon start: AUG, GUG, UUG pas AUU sauf infC (IF3)
chez E. coli: 83%, 14%, 3%
-Composition SD
Rétrocontrôle<0
-Autres: A ou U préférence entre SD/AUG
Structure IIaire mRNA: accessibilité SD et AUG
mRNA sans SD
(Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246)
NNNAUG NNN= quelques nt voire 0
-Ce type de mRNA existe dans tous les règnes du vivant
Peut affecter efficacité trad: structure IIaire?
-CI mRNA=leaderless70S (/30s) utilisé pour complexe initiation in vitro. Pas pour AUG avec SDMais in vitro….
-Autre hyp: fonctionne comme trad euc:
30S-IF2-tRNAfmet Initiation sans contact rRNA-mRNA
CI mRNA Traduit in vitro avec lysat réticulocytes
40S
Processus d’initiation chez les pro et eucaryotes
(Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246)
-Contrainte pour mRNA sans leader: 5’AUG
GUG ou UUG: perte complète ou quasi de traduction
-C’est AUG et pas appariement codon/anticodon=important
CI-lacZ fusion traductionnelle/AUG Codon ambre (UAG) Phénotype??
+tRNA initiateur suppresseur ambre Phénotype??
-Un grand nombre de génomes bactériens séquencés 35 à 40 mRNA sans leader identifiés
Peu fréquents chez G- (CI; tetR de Tn1721 + 2 Caulobacter crescentus et 1 thermus thermophilus)
+ fréquents chez G+/ Steptocoques et lactocoques
Communs chez les archae (Sulfolobus solfataricus: 144 gènes analysés/ monocistroniquesou 5’proximaux d’un opéron = sans leader)
8 dans la mitochondrie humaine
Hyp= mRNAs sans leader ressembleraient aux mRNAs?????
comme senseurs de l’environnement(0 transacting élément)
-Partenaires: .protéines: rôle le + souvent <0
.RNA: nombreux exps
.mRNA
Régulation
Cible principale: l’initiation
-Initiation= étape limitante du processus
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
Compétition directe: mécanisme le plus simple
mRNA senseur de T°
Exp: rpoH codant heat shock
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
Les riboswitches dans le contrôle de l’initiation traduction
-Terme nouveau introduit par équipe Breaker
Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517
-Domaine structuré dans région non codante de mRNA agissant en cis
-Fixe métabolite et contrôle expression de gènes en lien avec métabolite
-Contrôle transcription, traduction et même épissage chez euc.
Molécule cible
Seq et structureconservées
Structure générale
+ variable, conversion evt de fixationen conséquence sur expression
(modif structure IIaire)
Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517
Mime de fonction Iaire pour fonction de régulation
Cas de ThrRS=thréonyl-tRNA synthase: le mieux étudié
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
Opérateur thrStRNAthr
Opérateur thrStRNAthr
ss RNA D1 et D3
ds RNA D2 et D4
Si CGU CAU (anticodon tRNAmet)
opérateurPerte reg par ThrRS; contrôle par
Met tRNA synthase
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
ThrRS
-Homodimère
-3 domaines : N ter Catalytique Cter
Forme ailéeAminoacylationReconnaissance boucle anticodon
Core
Régulation: ThrRS/1 opérateur D2 et D4 même position que tRNA
Acylation: ThrRS/2tRNA Boucle anticodon/Cter
Bras accepteur séquestré entre Cat et Nter
ThrRS Nter+2tRNAthr (gris) ou +2D2 (rouge)
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
ThrRS Nter+2tRNAthr (gris) ou +2D2 (rouge)
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
-Reconnaissance: même spécificité Cter/anticodon ou D2
-D2 fixée à ThrRS même conformation que tRNA Immitation; mime« Mimicry »
aa de D2 reconnaissance de ThrRS=aa de D4 Hyp: D2 et D4 reconnaissance=
Quelle différence permet discriminer les deux fonctions de ThrRS?
-La différence principale entre opérateur et tRNA= bras accepteur
Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161
Mutation aa dans bras 0 effet sur contrôle
-boucle interne dans D2, pas dans tRNA: mutation ponctuelle
Altération du contrôle et reconnaissance parThrRS
Mécanisme de la répression par ThrRS
ThrRS
ribosome
Compétition:Encombrement stérique
d de 9 nt entre D1 et D2 Perte du contrôle
Nter ThrRS Perte du contrôle in vivo (fixation OK in vitro)
N ter responsable de l’encombrement stérique ThrRS/ribosome
Modèle: avec tRNAthr??
ThrRS = régulateur
Compétition avec ribosome
Traduction thrS
ThrRS = enzyme Forte tRNAthr
Faible tRNAthr