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Posté par Isabelle le Mercredi 23/09/2015 à 12:00
Les micropeptides: une nouvelle famille de régulateurs cellulaires
Les génomes expriment de nombreux ARN atypiques qui ne fabriquent pas des protéines classiques. Des résultats récents montrent que ces ARN "non-codants" permettent cependant la production de micropeptides, de quelques acides aminés, dont la fonction reste à découvrir. En étudiant la drosophile, l'équipe de François Payre et Serge Plaza au Centre de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle...) du développement de Toulouse vient de décrypter pour la première fois le mode d'action des micropeptides Pri, démontrant qu'ils régulent l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) d'une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à...) pour le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) du développement. Ces résultats suggèrent que les micropeptides représentent un réservoir inexploré d'un nouveau type de régulateurs des protéines cellulaires. Cette étude est publiée dans la revue Science.


Figure: La fixation des peptides Pri (rouge) provoque un changement de l'enzyme UBR3, qui devient capable de reconnaître et fixer la région N-terminale (cyan) du facteur Shavenbaby. Le complexe moléculaire UBR3/Ubcd6 catalyse alors l'ubiquitination de Shavenbaby. Ainsi modifiée, la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine...) Svb est partiellement dégradée par le protéasome, libérant une forme courte qui agit comme un activateur de transcription. Cette forme maturée de Svb dirige alors la différenciation des cellules l'épiderme (photo à droite).
© Anne Pelissier-Monier

L'établissement de la séquence du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est...) de nombreuses espèces devait permettre d'identifier l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) des ARN codant des protéines, qui constituent les différentes pièces du puzzle de la vie (La vie est le nom donné :). Les résultats ont été en partie décevants, montrant que les différents animaux partagent finalement quelques milliers de protéines assez similaires. Par exemple, il n'existe qu'environ quatre fois plus de protéines chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un...) que chez la modeste levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la bière, des...) de boulangerie, malgré une complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en...) d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de...) de milliards de fois plus grande ! Les avancées récentes de la génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul gène. ...) montrent que tous les êtres vivants, des plus simples bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) (ou même des virus) jusqu'à l'Homme, produisent une extraordinaire diversité d'ARN dit non-codants, car ils ne possèdent pas le code pour fabriquer des protéines. Si certains de ces ARN peuvent agir en tant que tels, comme ARN fonctionnels, de nombreuses études réalisées ces deux dernières années montrent que les ARN produisent une myriade de micropeptides aux fonctions encore inconnues. Comment ces micropeptides, de quelques dizaines voire de quelques acides aminés, pourraient avoir des fonctions spécifiques dans le contrôle de la formation et de la vie des organismes ?

L'équipe de François Payre et Serge Plaza au Centre de Biologie du Développement de Toulouse a identifié le rôle clé d'une famille de micropeptides de 11 à 32 acides aminés, appelée Pri, pour le contrôle du développement de la drosophile. Leurs travaux antérieurs ont montré que les peptides Pri déclenchent la maturation d'un facteur de transcription bien connu, Shavenbaby, contrôlant ainsi à quel moment du développement ce facteur devient actif et dirige la différenciation, notamment de l'épiderme. Pour découvrir comment ces micropeptides peuvent agir pour déclencher la maturation de Shavenbaby, les chercheurs ont réalisé une étude systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers. Elle ne doit pas...) inactivant un par un chacun des 14 000 gènes de la drosophile ! Ce véritable tour de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force (vertu) » et...) a permis d'identifier les différents facteurs indispensables à l'activité des peptides Pri et ainsi d'expliquer le mode d'action de ces régulateurs atypiques. Les résultats obtenus démontrent que les peptides Pri se fixent directement sur une enzyme, Ubr3, conduisant à un changement de sa spécificité de liaison. Ainsi, seulement en présence des peptides Pri, UBR3 va reconnaître l'extrémité du facteur Shavenbaby et, avec son partenaire Ubcd6/Rad6, transférer une marque, l'ubiquitine, qui dirige Shavenbaby vers le protéasome (la machinerie principale de dégradation des protéines). Les propriétés structurales de la protéine Shavenbaby lui permettent cependant d'échapper à une dégradation complète, conduisant à une forme plus courte capable de déclencher la différenciation. Ainsi, en changeant la spécificité de liaison d'Ubr3, les peptides Pri déclenchent la maturation, par dégradation limitée, de Shavenbaby. Ce contrôle direct de l'enzyme Ubr3 par les peptides Pri pourrait avoir aussi des conséquences sur d'autres cibles qui restent à identifier.

Ces résultats montrent que les micropeptides Pri agissent en se fixant et régulant l'activité d'une protéine cellulaire. Les milliers d'autres micropeptides qui continuent à être découverts constituent donc une véritable mine de nouvelles molécules susceptibles de réguler un large spectre de protéines cellulaires et ainsi participer au contrôle du développement embryonnaire et à la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le...) adulte. Ces micropeptides pourraient à terme permettre d'envisager de nouvelles pistes thérapeutiques pour soigner différentes pathologies.

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Source: CNRS-INSB
 
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