Des ARN messagers traduits aux pores nucléaires

Publié par Isabelle le 13/04/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB

© B. Palancade
Le fonctionnement des cellules repose sur le tri et l'acheminement des protéines néo-synthétisées vers les domaines sub-cellulaires où elles exercent leur action. En combinant des approches d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) et de biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) des ARN chez la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières...), les scientifiques ont découvert que certains ARN messagers codant pour des protéines importées dans le noyau sont traduits au niveau des pores nucléaires. Cette étude est publiée dans la revue Molecular Cell.

L'identification des signaux qui permettent de distribuer les protéines dans les différents compartiments des cellules eucaryotes fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de recherches intensives depuis les années 1970. Les travaux du laboratoire de Günter Blobel (Günter Blobel, né le 21 mai 1936 à Waltersdorf, en Silésie est un...) (prix Nobel 1999) ont ainsi été les premiers à mettre en évidence l'existence de séquences signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) dans les protéines naissantes, des "codes postaux" assurant leur traduction localisée à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) du réticulum endoplasmique et leur ciblage vers la voie de sécrétion.

Si de tels mécanismes d'adressage co-traductionnel se sont par la suite révélés applicables à d'autres compartiments cellulaires, une exception notable à ce dogme était jusqu'ici représentée par le noyau. Il était en effet admis que l'acheminement des protéines nucléaires s'effectue à la suite de leur synthèse dans le cytoplasme (Le cytoplasme désigne le contenu d'une cellule vivante. Plus exactement, il s'agit de la...), via la reconnaissance de leurs séquences NLS (nuclear localization signal) par des récepteurs solubles, les karyophérines, qui assurent ensuite leur passage à travers des structures enchâssées dans l'enveloppe nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), les complexes des pores nucléaires (NPCs).

En combinant l'identification systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...) des ARNs associés à l'enveloppe nucléaire avec l'analyse de leur localisation in situ par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...), les scientifiques ont découvert que des messagers sont traduits en protéines au niveau des pores nucléaires chez la levure Saccharomyces cerevisiae. De manière frappante, ces ARNm codent principalement pour des protéines nucléaires, notamment des sous-unités de la face interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) des pores, suggérant que certains polypeptides sont assemblés aux NPCs ou importés dans le noyau de manière co-traductionnelle.

Par quels mécanismes ces ARNm se localisent-ils spécifiquement au niveau des pores nucléaires ? Les chercheurs ont pu mettre en évidence que les protéines ainsi synthétisées exposent leurs séquences NLS à leur extrémité naissante, et que leur reconnaissance par les karyophérines est indispensable à la traduction localisée. En redirigeant artificiellement la synthèse de l'une de ces protéines à distance du noyau, ils ont pu observer des agrégats cytoplasmiques de cette dernière. La traduction localisée aux pores nucléaires permettrait donc d'éviter l'accumulation délétère de certaines protéines nucléaires dans le cytoplasme, un processus potentiellement critique pour des polypeptides toxiques ou susceptibles de s'agréger en dehors de leur compartiment de destination. Reste à comprendre à quel point (Graphie) la traduction localisée aux pores est une généralité chez les eucaryotes.


A gauche: image d'hybridation in situ révélant des molécules individuelles d'ARNm NUP2 (cyan), les pores nucléaires (magenta) et le noyau (jaune) dans des cellules de levure. A noter qu'un mutant de levure présentant une distribution asymétrique des NPCs a été utilisé afin de faciliter leur détection.
A droite: représentation schématique du mécanisme d'adressage des ARNm aux NPCs.
© B. Palancade

Pour en savoir plus:
Co-translational assembly and localized translation of nucleoporins in nuclear pore complex biogenesis
Lautier O, Penzo A, Rouviere JO, Chevreux G, Collet L, Loiodice I, Taddei A, Devaux F, Collart MA & Palancade B.
Molecular Cell.: April 9, 2021. DOI: 10.1016/j.molcel.2021.03.030

laboratoire:
Institut Jacques Monod (Jacques Monod, né à Paris le 9 février 1910 et mort à Cannes le...) (CNRS/Université de Paris) - Bâtiment Buffon, 15 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux...) Hélène Brion. 75205 Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) CEDEX 13 - France.

Contact:
Benoit Palancade - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Jacques Monod - benoit.palancade at ijm.fr
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