Un acide aminé essentiel à la transcription des snARN

Des chercheurs du Laboratoire de biologie moléculaire eucaryote (LBME, CNRS/ Université Paul Sabatier - Toulouse III) et de l'Université d'Oxford ont mis en évidence que la phosphorylation de la septième sérine du motif qui compose le domaine carboxy-terminal de l'ARN polymérase II, entraîne une cascade de réactions permettant la transcription efficace des petits ARNs nucléaires, les snARN. Ce mécanisme a été décrit dans la revue Molecular Cell le 1er décembre 2011.

Chaque étape de l'expression des gènes est finement contrôlée de façon à obtenir le niveau adéquat de protéines et d'ARNs cellulaires. Les gènes codant les protéines sont transcrits par l'ARN polymérase II (pol II), sous forme d'ARNs messagers (ARNm) qui seront ensuite traduits en protéines. L'ARN pol II transcrit également une autre classe de gènes codant des "snARN", de petits ARNs non-codants impliqués dans la maturation des ARNm. Déterminer quels facteurs sont requis pour la transcription de ces deux types de gènes est essentiel pour obtenir une vue globale des mécanismes qui contrôlent l'expression génique.


L'ARN pol II possède un domaine carboxy-terminal (CTD) particulier, composé de répétitions d'une séquence de 7 acides-aminés (Tyr1-Ser2-Pro3-Thr4-Ser5-Pro6-Ser7). Cette structure très flexible est phosphorylée au cours de la transcription des gènes, au niveau des Ser2, Ser5 et Ser7, créant un "code du CTD" qui permet le recrutement de protéines spécifiques au bon moment du cycle de transcription. Ainsi, la phosphorylation de la Ser5 est associée à l'initiation de la transcription et se trouve être majoritairement détectée au niveau des promoteurs, alors que la phosphorylation de la Ser2 a lieu au cours de l'élongation dans la partie distale des gènes. Contrairement à la Ser2 et la Ser5, qui sont essentielles à l'expression de la majorité des gènes transcrits par l'ARN pol II, la phosphorylation de la Ser7 n'est nécessaire que pour l'expression d'une sous-classe de gènes. En effet, la mutation de la Ser7 du CTD affecte spécifiquement l'expression des gènes codant les snARN, sans affecter celle des gènes codant les protéines.

Comment cette modification influence-t-elle la transcription spécifique d'un gène ? L'équipe dirigée par Tamás Kiss au LBME, en collaboration avec l'équipe de Shona Murphy à Oxford, a identifié une protéine, RPAP2, qui reconnaît spécifiquement la phosphorylation de la Ser7 du CTD. RPAP2 est recrutée sur les gènes codant les snARN via cette "marque" sur le CTD de l'ARN pol II et y recrute un autre complexe, appelé "Intégrateur", également nécessaire à l'expression des snARN. Ce travail, fruit d'une collaboration franco-anglaise, met également en évidence une activité phosphatase associée à la protéine RPAP2, lui permettant de déphosphoryler la Ser5 du CTD. La phosphorylation de la Ser7 du CTD déclenche ainsi une cascade d'évènements spécifiques aux gènes codant les snARN. La Ser7 du CTD recrute RPAP2, qui, en retour, recrute l'Intégrateur et déphosphoryle la Ser5 du CTD, pour permettre la transcription et l'expression de ces gènes, codant les snARN.