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