2009-04-26 thèse de Simon Lebaron

La petite sous-unité ribosomique est responsable de l’activité de décodage de l’information génétique contenue dans les ARN messagers. Elles permet l’établissement des interactions entre les codons de l’ARNm et les anticodons des ARN de transfert (ARNr). Elle est donc directement impliquée dans la fidélité de la traduction. La petite sous-unité ribosomqiue est contituée d’une molécule d’ARNr 18S et de 32 protéines chez la levure S. cerevisiae (ARNr 16S et 21 protéines chez E. coli).

La grande sous-unité ribosomique contient le centre peptidyl transférase (PTC) qui catalyse la formation des liaisons peptidiques entre les acides-aminés incoporés. Cette activité est donc nécessaire à l’élongation de la chaîne peptiqdique. La grande sous-unité est composée des ARNr 25/28S, 5.8S et 5S ainsi que de 46 protéines chez les eucaryotes et des ARNr 23S et 5S associés à 34 protéines chez les procaryotes.

l’initiation de la traduction:

débute par la mise en présence de trois éléments: la petite sous-unité ribosomique, l’ANRm et l’ARNt associé à la methionine. Cette étape nécesstie des facterus d’initiation de la traduction: IF chez les procaryotes et eIF chez les eucaryotes. L’association entre la petite sous-unité et l’ARNm, ainsi que la reconnaissance du codon initiateur diffèrent entre les procaryotes et les eucaryotes.

Chez les procaryotes, l’association entre la petite sous-unité et l’ANRm se fait directement via un appariement entre l’ARNr 16S et l’ARNm. Pour cela l’ARNr 16S porte une séquence complémentaire à une séquence nommée Shine-Dalgarno présente sur l’ANRm, à environ 10 nucléotides (nt) en amont du codon initiateur. La petite sous-unité est alors correctement positionnée sur le codon AUG.

Chez les eucaryotes, l’initiation de latraduction débute par l’association de la petite sous-unité au niveau de la coiffe 5′ de l’ARNm. Cette association nécessite l’intervention de facteur eIF mais aussi de la queue polyA et de ses facteurs associés. La petite sous-unité va ensuite scanner l’ANRm en se déplaçant dans le sens 5′-3′ à la recherche du codon initiateur AUG situé dans le bon contexte, c’est-à-dire au sein d’une séquence nommée <Kozak>.

L’ARNt portant la méthionine possède une conformation qui lui permet d’être logé immédiatement au sein du site P, en vis-à-vis du codon AUG, formant ainsi le complexe ternaire dit <d’amorçage>. La grande sous-unité peut alors s’associer avec ce complexe, ce qui correspond à la fin de l’étape d’initiation.

L’élongation de la traduction:

Le processus d’élongation, à la différence de l’initiation de la traduction à été conservé au cours de l’évolution et ne diffère que trèspeu entre les procaryotes et les eucaryotes. Cette étape est composée de plusieurs cycles permettant l’assemblage des acides aminés un à un, chaque cycle comportant trois étapes qui se répètent tout au long du processus d’élongation.

La première étape de ce cycle est le positionnement d’un novuel ARNt amynoacylé au site A. Cette ARNt est apporté par le facteur d’élongation EF-Tu lié à une molécule de GTP. Différentes étapes, mettant en jeu un appariement entre le codon de l’ANRm et l’anticodon de l’ARNt ainsi que différents changements de conformation du centre de décodage de la petite sous-unité, assurent le contrôle de la fidélité de la traduction. Si l’ARNt entrant dans le site A est correct, alors un changement de conformation du facteur EF-Tu intervient, suite à l’hydrolyse du GTP en GDP, ce qui induit une basse de son affinité pour l’ARNt aminacylé et son détachement du ribosome.

La deuxièmeétape consiste en la formation de la liaison peptidique, entre la chaine polypepetidique nassante (au site P) et l’aciede aminé porté par l’ANRt (au site A), par le PTC. Un modèle moléculaire de cette réaction sera présenté ultérieurement.

La troisième étape nécessite l’intervention d’un autre facteur d’élongation, EF-G qui s’associe au ribosome. L’hydrolyse du GTP lié à ce facteur induit la traslocation du ribosome sur l’ARNm. Ce décalage d’un codon exactement (3 nt) libère le site A et positionne l’ANRt portant la chaîne polypepetidique en P et l’ANRt d »acylé dans le site E. Suite à l’hydrolyse de sa molécule de GTP, EF-G se dissocie du ribosome et un nouveau cycle d’élongation peut commencer.

La terminaison de la traduction:

intervient lorsqu’un codon STOP (UAA, UAG ou UGA) au sein de l’ARNm se positionne au nivau du sit eA du ribosome suit à la traslocation de celui-ci. Il n’y a pas d’ARNt ayant un anti-codon complémentaire à ces codon. Les facteurs RF1/2 se positionnent alors dans le site A et induisent l’hydrolyse par le ribosome de la liaison ester unissant la chaîne polypeptidique à l’ARNt dans el site P. Ceci permet la libération du polypeptide. Ensuite, la GTPase RF3 interagit avec les facterus RF1/2 et suite à l’hydrolyse d’une molécule de GTP, ces trois facterus sont éjectés du ribosome.

A la fin de ce processus, une étape de recyclage intervient. Elle permet la dissociation des complexes ribosome/ARNt/ARNm et l’utilisation des sous-unité ribosomiques pour un nouveau cycle de traduction. Ce processus de recyclage nécessite l’intervention de facteurs RRF (ribosome release factor) assistés par le facteur IF3 et EF-G.

le groupe de Noller en 2001 a résolu une structure cristallographique d’un ribosome et en a déduit les structures de la grande et de la petite sous-unité (Yusupov et al.20001).

Chandramouli et ses collaborateurs ont résolu une structure par cryomicroscopie éléctronique d’un ribosome de chien à 8.7A. (Chandramouli et al. 2008).