La traduction chez les procaryotes: régulation au niveau de l’initiation

complexe d’initiation 30S Initiation de la synthèse protéique: Rappels Etape importante: sélection du mRNA Intermédiaire clé = complexe d’initiation 30S 70S Seule étape « covalente »

-Exp protection RNAses 30-40nt du mRNA/ ribosome Interaction 30Sc/SD -Exp protection RNAses 30-40nt du mRNA/ ribosome -Quand AUG connus 20nt AUG 13nt -1974: Shine et Dalgarno sur 6 séquences connues 3’ mRNA GGAGG AUG 5’ rRNA 16S 3’ CCUCC -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’ mRNA GGAGG AUG 5’ rRNA 16S CCUCC 5nt (3-9nt) 3-12nt -Composition SD -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% Rétrocontrôle <0 -Autres: A ou U préférence entre SD/AUG Structure IIaire mRNA: accessibilité SD et AUG

-Ce type de mRNA existe dans tous les règnes du vivant mRNA sans SD (Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246) NNNAUG NNN= quelques nt voire 0 Peut affecter efficacité trad: structure IIaire? -Ce type de mRNA existe dans tous les règnes du vivant -lCI mRNA=leaderless 70S (/30s) utilisé pour complexe initiation in vitro. Pas pour AUG avec SD Mais in vitro…. -Autre hyp: fonctionne comme trad euc: 30S-IF2-tRNAfmet Initiation sans contact rRNA-mRNA lCI mRNA Traduit in vitro avec lysat réticulocytes

Processus d’initiation chez les pro et eucaryotes (Moll et al, Mol Microbiol. 2002 vol 43 pp 239-246) 40S

-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 Phénotype?? lCI-lacZ fusion traductionnelle/AUG Codon ambre (UAG) +tRNA initiateur suppresseur ambre Phénotype?? -Un grand nombre de génomes bactériens séquencés 35 à 40 mRNA sans leader identifiés Peu fréquents chez G- (lCI; 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/ monocistroniques ou 5’proximaux d’un opéron = sans leader) 8 dans la mitochondrie humaine Hyp= mRNAs sans leader ressembleraient aux mRNAs?????

.RNA: nombreux exps Régulation Cible principale: l’initiation -Initiation= étape limitante du processus comme senseurs de l’environnement (0 transacting élément) -Partenaires: .protéines: rôle le + souvent <0 .RNA: nombreux exps .mRNA

Compétition directe: mécanisme le plus simple Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

mRNA senseur de T° Exp: rpoH codant s heat shock Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

Les riboswitches dans le contrôle de l’initiation traduction Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517 -Terme nouveau introduit par équipe Breaker -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. Structure générale Molécule cible + variable, conversion evt de fixation en conséquence sur expression (modif structure IIaire) Seq et structure conservées

Winkler et Breaker 2005 Ann Rev Microbiol vol:59 pp487-517

Cas de ThrRS=thréonyl-tRNA synthase: 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

Opérateur thrS tRNAthr Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161 Opérateur thrS tRNAthr

CAU (anticodon tRNAmet) Perte reg par ThrRS; contrôle par Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161 Opérateur thrS tRNAthr ss RNA D1 et D3 ds RNA D2 et D4 Si CGU CAU (anticodon tRNAmet) Perte reg par ThrRS; contrôle par Met tRNA synthase opérateur

Reconnaissance boucle anticodon ThrRS -Homodimère -3 domaines : N ter Catalytique Cter Forme ailée Aminoacylation Reconnaissance boucle anticodon Core Acylation: ThrRS/2tRNA Boucle anticodon/Cter Bras accepteur séquestré entre Cat et Nter Régulation: ThrRS/1 opérateur D2 et D4 même position que tRNA

ThrRS DNter+2tRNAthr (gris) ou +2D2 (rouge) Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

Immitation; mime « Mimicry » ThrRS DNter+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 Mutation aa dans bras 0 effet sur contrôle -boucle interne dans D2, pas dans tRNA: mutation ponctuelle Altération du contrôle et reconnaissance parThrRS Romby et Springer 2003 Trends in Genetics vol 19 pp 155-161

Mécanisme de la répression par ThrRS ribosome Compétition: Encombrement stérique ThrRS d de 9 nt entre D1 et D2 Perte du contrôle DNter ThrRS Perte du contrôle in vivo (fixation OK in vitro) N ter responsable de l’encombrement stérique ThrRS/ribosome Modèle: avec tRNAthr??

Forte tRNAthr ThrRS = enzyme Faible tRNAthr ThrRS = régulateur Compétition avec ribosome Traduction thrS