La biogenèse des ribosomes est un processus fondamental complexe permettant la formation des ribosomes, organites qui assurent la production de protéines. On sait notamment que cette biogenèse est suractivée dans les cellules cancéreuses afin d’assurer une augmentation de leur prolifération.
De nombreuses nouvelles modifications de l’ARN ribosomal révélées
Dans un article publié dans la revue Nature Biologie structurale et moléculaireles scientifiques décrivent les changements chimiques qui se produisent sur l’ARN du ribosome au cours de sa production. Grâce aux technologies de cryo-microscopie électronique de dernière génération et en combinaison avec un traitement d’image avancé pour trier les différents états structurels, et en poussant la résolution à travers des classifications et des affinements concentrés sur différentes régions de l’objet biologique. Il est intéressant de noter qu’il est devenu possible de briser la barrière de résolution de 2 Å pour le ribosome humain 80S entièrement assemblé, atteignant localement une résolution de 1,7 Å. Ce travail a montré de nouvelles modifications de l’ARN ribosomal et d’ions fonctionnellement importants tels que les ions Zinc (Zn2+), Potassium (K+) et le magnésium (Mg2+). Grâce aux techniques de pointe utilisées, les chercheurs ont pu observer ces ions ainsi que leurs molécules d’eau associées. En utilisant en parallèle la technologie de spectrométrie de masse sur des fragments d’ARN ribosomiques obtenus après digestion enzymatique, leur localisation au sein du ribosome a pu être confirmée.
Des mécanismes moléculaires sous-jacents révélés
L’approche intégrée de l’analyse structurelle à haute résolution, de l’analyse approfondie par spectrométrie de masse et du séquençage de l’ARNr a favorisé une synergie unique entre l’analyse structurale et biochimique des modifications chimiques de l’ARNr, permettant une analyse complète de leur environnement tridimensionnel au niveau moléculaire. . La méthylation du groupe 2′-OH ribose de l’ARNr crée non seulement une face hydrophobe qui facilite les contacts de Van der Waals, mais modifie également le modèle de liaison hydrogène en faveur d’un rôle réservé à l’accepteur. L’isomérisation des uridines en pseudo-uridines (ψ) introduit une position polaire en position N1 de la base nucléotidique qui génère de nouvelles possibilités de liaison hydrogène avec des résidus voisins, par exemple avec une molécule d’eau pontante, avec un ribose ou avec un groupe phosphate. d’ARN. Visualisation des ions (Zn2+,K+ et mg2+) et les molécules d’eau qui leur sont associées (par exemple sous forme d’octaèdres Mg2+ hexa-hydratéavec substitution variable par les acides aminés et les acides nucléiques du ribosome) est un autre élément clé de ces travaux, qui révèle que les ions Mg2+ n’interagissent pas nécessairement directement avec les groupes phosphate de l’ARN, mais que de nombreuses interactions sont médiées par des molécules d’eaumaintenir de manière flexible la structure ARN-protéine de la machinerie de traduction humaine.
Les résultats globaux obtenus fournissent un aperçu sans précédent de la localisation, de l’environnement 3D et du rôle des modifications chimiques dans le ribosome 80S humain entièrement assemblé, dans les sous-unités ribosomales 40S et 60S individuelles et dans leurs régions d’origine. interface. Un aspect particulièrement intéressant est le rôle des pseudo-uridines : dans le cas d’une conversion de la paire de bases AU en A-ψ, la liaison H supplémentaire compense les interactions plus faibles de la paire de bases par rapport à une paire GC plus stable (3 liaisons hydrogène). Ce principe de stabilisation des paires de bases A-Ψ établit un concept important applicable à l’ARN en général. La structure met également en évidence le rôle des interactions médiées par les ions et les molécules d’eau dans la stabilisation de l’architecture de l’ARN, avec des implications pour le repliement et la chimie de l’ARN. coordination et catalyse dans les assemblages macromoléculaires.
