En tant que machine moléculaire présente dans les cellules de tous les organismes, le ribosome est responsable de la fabrication de nouvelles protéines. Il lit le schéma directeur d’une certaine protéine sur une molécule messagère – connue sous le nom d’ARN messager (ARNm) – puis convertit cette information en nouvelles protéines. Pour un certain nombre de raisons, ce processus peut échouer, laissant le ribosome bloqué sur l’ARNm et arrêtant la synthèse de la protéine. Une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques du Centre de biologie moléculaire de l’Université de Heidelberg (ZMBH) a maintenant identifié une protéine bactérienne appelée MutS2 qui détecte et sauve ces usines de protéines bloquées. Le fait que le ribosome suivant sur la chaîne d’ARNm entre en collision avec le ribosome bloqué joue un rôle clé.
Les plans des protéines sont stockés dans l’ADN du noyau cellulaire, où ils sont transcrits en ARNm. Portant l’information génétique d’une protéine spécifique, l’ARNm quitte le noyau et est transporté vers les ribosomes, où son information est convertie en protéines. «Parfois, les ribosomes peuvent rester bloqués en lisant les plans en raison d’une molécule d’ARNm défectueuse, par exemple. Ceci est particulièrement problématique car les protéines non finies sont potentiellement toxiques pour la cellule », explique le biologiste moléculaire du ZMBH et chef du groupe de travail, le professeur Claudio Joazeiro. « C’est pourquoi les cellules ont développé des mécanismes qui détectent les ribosomes bloqués et marquent les protéines incomplètes pour destruction tout en restant dans leur lieu de naissance, le ribosome. »
Grâce à la microscopie cryoélectronique à haute résolution, les chercheurs ont décodé une étape majeure de ce processus à l’aide de la bactérie commune du sol, Bacillus subtilis. Ils ont pu caractériser avec précision comment la protéine MutS2, présente dans près d’un tiers de toutes les espèces de bactéries, détecte les ribosomes bloqués. MutS2 détecte la collision entre le ribosome bloqué et le suivant sur l’ARNm – un processus que le chef du groupe de recherche junior du ZMBH, le Dr Stefan Pfeffer, compare à une collision par l’arrière causée par un véhicule en panne sur l’autoroute, attirant ainsi l’attention de la police .
Pour sauver les ribosomes collés sur l’ARNm, MutS2 suit deux stratégies indépendantes, selon les chercheurs. « D’une part, MutS2 coupe la molécule d’ARNm, ce qui la soumet à une dégradation. D’autre part, MutS2 sépare le ribosome en ses deux sous-unités, de sorte qu’il puisse être recyclé pour des cycles ultérieurs de synthèse protéique. En même temps, le soi-disant contrôle de qualité des protéines associées aux ribosomes marque la protéine inachevée pour la destruction », explique le Dr Pfeffer. Le professeur Joazeiro souligne que ce mécanisme de contrôle de la qualité est conservé des bactéries à l’homme. « Nous espérons donc que la compréhension de ce processus fondamental chez les bactéries éclairera les mécanismes de la maladie chez les mammifères, où l’incapacité à dégrader les protéines inachevées est associée à la neurodégénérescence et aux maladies neuromusculaires », ajoute le chercheur.
Outre les chercheurs du ZMBH de Heidelberg, des scientifiques de l’Université de Cologne ainsi que de Scripps Research en Floride (États-Unis) ont également participé à l’étude. Le financement a été fourni par l’Institut national américain des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, la Fondation allemande pour la recherche, l’Union européenne dans le cadre d’« Horizon 2020 », la Fondation Aventis et la Fondation Chica et Heinz Schaller. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature.
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Matériaux fourni par Université de Heidelberg. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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