La traduction chez les procaryotes: régulation au niveau de l’initiation

1. La traduction chez les procaryotes: régulation au niveau de l’initiation

2. Initiation de la synthèse protéique: Rappels Etape importante: sélection du mRNA Intermédiaire clé = complexe d’initiation 30S 70S Seule étape « covalente »

3. 5’ AUG GGAGG mRNA CCUCC 3’ 5’ rRNA 16S Interaction 30Sc/SD -Exp protection RNAses 30-40nt du mRNA/ ribosome -Quand AUG connus 20nt AUG 13nt -1974: Shine et Dalgarno sur 6 séquences connues 3’ -Ensuite nombreuses expériences: 3’ rRNA 16S très conservées et accessibles Oligos comp du 3’ rRNA inhibent traduction Protéines produites si SD* In vivo ribosomes avec 3’rRNA*:

4. 5nt (3-9nt) 3-12nt 3’ 5’ AUG GGAGG mRNA CCUCC 3’ 5’ rRNA 16S Eléments essentiels pour l’initiation -Composition SD -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% Rétrocontrôle <0 -Autres: A ou U préférence entre SD/AUG Structure IIaire mRNA: accessibilité SD et AUG

5. 30S-IF2-tRNAfmet Initiation sans contact rRNA-mRNA mRNA sans SD (Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246) NNNAUG NNN= quelques nt voire 0 Peut affecter efficacité trad: structure IIaire? -Ce type de mRNA existe dans tous les règnes du vivant -lCI mRNA=leaderless 70S (/30s) utilisé pour complexe initiation in vitro. Pas pour AUG avec SD Mais in vitro…. -Autre hyp: fonctionne comme trad euc: lCI mRNA Traduit in vitro avec lysat réticulocytes

6. Processus d’initiation chez les pro et eucaryotes (Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246) 40S

7. + fréquents chez G+/ Steptocoques et lactocoques Peu fréquents chez G- (lCI; tetR de Tn1721 + 2 Caulobacter crescentus et 1 thermus thermophilus) Communs chez les archae (Sulfolobus solfataricus: 144 gènes analysés/ monocistroniques ou 5’proximaux d’un opéron = sans leader) 8 dans la mitochondrie humaine Hyp= mRNAs sans leader ressembleraient aux mRNAs????? -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 Phénotype?? lCI-lacZ fusion traductionnelle/AUG Codon ambre (UAG) Phénotype?? +tRNA initiateur suppresseur ambre -Un grand nombre de génomes bactériens séquencés 35 à 40 mRNA sans leader identifiés

8. -Partenaires: .protéines: rôle le + souvent <0 .RNA: nombreux exps .mRNA comme senseurs de l’environnement (0 transacting élément) Régulation Cible principale: l’initiation -Initiation= étape limitante du processus

9. Compétition directe: mécanisme le plus simple Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

10. mRNA senseur de T° Exp: rpoH codant s heat shock Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

11. Les riboswitches dans le contrôle de l’initiation traduction Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517 -Terme nouveau introduit par équipe Breaker -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. Structure générale Molécule cible + variable, conversion evt de fixation en conséquence sur expression (modif structure IIaire) Seq et structure conservées

12. Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517

13. 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

14. Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161 Opérateur thrS tRNAthr

15. Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161 Opérateur thrS tRNAthr ss RNA D1 et D3 ds RNA D2 et D4 Si CGU CAU (anticodon tRNAmet) Perte reg par ThrRS; contrôle par Met tRNA synthase opérateur

16. Forme ailée -3 domaines : N ter Catalytique Cter Aminoacylation Reconnaissance boucle anticodon Boucle anticodon/Cter Acylation: ThrRS/2tRNA Bras accepteur séquestré entre Cat et Nter Régulation: ThrRS/1 opérateur D2 et D4 même position que tRNA ThrRS -Homodimère Core

17. ThrRS DNter+2tRNAthr (gris) ou +2D2 (rouge) Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

18. -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= ThrRS DNter+2tRNAthr (gris) ou +2D2 (rouge) Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161 Quelle différence permet discriminer les deux fonctions de ThrRS?

19. Mutation aa dans bras 0 effet sur contrôle Altération du contrôle et reconnaissance parThrRS -boucle interne dans D2, pas dans tRNA: mutation ponctuelle -La différence principale entre opérateur et tRNA= bras accepteur Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

20. Mécanisme de la répression par ThrRS ribosome Compétition: Encombrement stérique ThrRS Perte du contrôle d de 9 nt entre D1 et D2 DNter ThrRS Perte du contrôle in vivo (fixation OK in vitro) N ter responsable de l’encombrement stérique ThrRS/ribosome Modèle: avec tRNAthr??

21. Forte tRNAthr Faible tRNAthr ThrRS = enzyme ThrRS = régulateur Compétition avec ribosome Traduction thrS