Dégradation de l'ARN - Institut de biologie physico-chimique

Contrôle de la stabilité des
ARNm
Sylvain.Durand@ibpc.fr
Stephanie.Kervestin@ibpc.fr
UPR9073 du CNRS
Institut de Biologie Physico-Chimique
Paris
1

I. Diversité fonctionnelle des ARN chez les procaryotes
II. Dégradation des ARN chez les procaryotes

I. Diversité fonctionnelle des ARN chez les procaryotes
L’ARN est une molécule multifonctionnelle :
ARNr, ARNm, ARNt
Réactions enzymatiques (Ribozymes) : Ribosomes, RNAseP,
Riboswitch...
ARN régulateurs de l’expression génétique : Riboswitchs et ARNs noncodants

L’ARN catalyse des réactions enzymatiques
Le centre peptidyl-transferase du ribosome
Sélection et accomodation
de l’ARNt au site A
Activation du centre PTC et
transfert de la chaine
peptidique

L’ARN catalyse des réactions enzymatiques
Le centre peptidyl-transferase du ribosome
From T Seitz Science 2000
From V. Ramakrishnan Cell 2002

L’ARN catalyse des réactions enzymatiques
La ribonucléase P
La RNAse P est composée d’une protéine de 120 AA et d’un ARN de 377 nucléotides.
Permet la maturation de l’extrémité 5’ des ARNt.

L’ARN catalyse des réactions enzymatiques
l’auto-excision des introns

Régulation de la threonyl tRNA synthetase
Régulation de la threonyl tRNA synthetase chez E. coli, un exemple de mimétisme moléculaire
ARNm
tRNA
from Torres-Larios Nature Structural Biology 9, 343 - 347 (2002)

Régulation de la threonyl tRNA synthetase
from Torres-Larios Nature Structural Biology 9, 343 - 347 (2002)

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les riboswitchs
Acides amines (Lysine)
Nucléotides (Adenine, guanine)
Sucre (glucosamine 6 phosphate)
Fixation du métabolite
Régulation de la transcription
Autoclivage
Régulation de la traduction

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les riboswitchs
Les riboswitchs sont composés de deux domaines : L’aptamère (violet) qui fixe le métabolite et la plateforme
d’expression (orange)
From Waters and Storz 2009

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les riboswitchs
Riboswitch glmS chez B. subtilis :
pas
de clivage
clivage

Le tmRNA

Le tmRNA
tmRNA se fixe a SmpB et il est aminoacyle par
l’alanyl-tRNA synthetase (AlaRS). EF-Tu fixe l’
alanyl-tmRNA, activant ainsi le complexe pour
qu’il interagisse avec le ribosome (box 1).
Le complexe alanyl-tmRNA/SmpB/EF-Tu se place
a l’extremite 3’ de l’ARNm and entre au site A
comme si c’etait un ARNt. Le polypeptide en
cours de synthese est transfere a l’ARNtm, et le
tag de l’ARNtm tmRNA remplace l’ARNm au
centre de decodage du ribosome.
L’ARNm est rapidement degrade (box 2)
La traduction reprend en utilisant l’ARNtm
comme ARNm, ajoutant ainsi un tag a l’extremite
C-terminale du peptide naissant. La traduction
s’arrete au codon STOP de l’ARNtm, liberant ainsi
le ribosome et la proteine taggee.
From Keiler Annual Review of Microbiology Vol. 62: 133-151
Plusieurs proteases reconnaisse le tag de
l’ARNtm ce aui permet de degrader rapidement la
proteine (box 3).

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les petits ARNs régulateurs (sRNA)
ARN régulateurs codés en cis
ARN régulateurs codés en trans
(nécessite la protéine Hfq)

La protéine chaperonne HFq
• Nécessaire pour la réplication de l’ARN du bactériophage
Qβ (Host Factor Qβ)
• Petite protéine thermostable (11 kDa), abondante (30 000 -
60 000 molécules/cellule)
• Régule des processus cellulaires liés à l’ARN
• Rôle pléïotropique
Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les petits ARNs régulateurs (sRNA)
• La plupart des petits ARN non-codant agissant en trans coimmunoprécipitent
avec HFq
• HFq possède un domaine Sm like, retrouvé aussi dans les
facteurs du slicesosome et de la dégradation des ARNm
chez les eucaryotes
http://www.rcsb.org/pdb/explore/images.do?structureId=1KQ2
HFq est nécessaire pour la régulation de la traduction et de la stabilité des ARN médiée par de petits ARN
non codants
HFq agit comme un chaperon à ARN afin de faciliter les appariements ARN-ARN

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les petits ARNs régulateurs (sRNA)
Chez E. Coli
Les petits ARN non-codant régulateurs ont d’abord été mis en évidence chez E.coli dans les années
1983-1984
Depuis 2000, mise en évidence de leur importance dans la régulation de l’expression génétique chez
les procaryotes (régulation de la traduction ou de la dégradation).
Identification d’une centaine de petits ARN non-codant chez E. coli (gram -) et B. subtilis (gram+)
- Etudes Génétiques
- Approche globale en cherchant des séquences conservées dans les régions intergéniques
- Co-IP avec Hfq

Les ARNs régulant l’expression génétique :
Les petits ARNs régulateurs (sRNA)
From S. Gottesman Trends Genet. 2005 Jul;21(7):399-404

II. Dégradation des ARN chez les procaryotes
Plusieurs types d’ARNs à dégrader, avec des structures diverses plus ou moins
stables :
ARN stable (ARNr, ARNt)
Riboswitchs
ARNm
sRNA, antisense RNA

Pourquoi dégrader les ARNs...
Permet de changer le programme d’expression des gènes
(plus rapide est la demi-vie d’un ARNm, plus rapide les changements sont possibles)
Permet l’expression différentielle des gènes au sein d’un même opéron
(dans le cas où le produit d’un gène est requis en quantité moindre par rapport à un autre gène
du même opéron)
Permet de contrôler la qualité de l’ARN
Permet le recyclage des nucléotides
-

Les différents types de RNases impliquées dans la
dégradation des ARN
Demi-vie des ARNm >10 min chez les procaryotes -> Variation avec les conditions de
croissance...

La RNase E
Proteine de 100 kDa
Résolution de sa structure à
2.9A
En complexe avec l’ARN
cible (en vert)
From Callaghan J Nature 2005

La RNase E
La RNase E est sensible au statut de l’extrémité 5’ de l’ARN
From Jiang and Belasco, PNAS 2004
from Jourdan and McDowall, Molecular Microbiology,
Volume 67-1, 102-115

Le dégradosome
Organisation en dégradosome, autour de la RNase E
Biochemical Society Transactions (2007) - J.A.R. Worrall, M. Górna and others.

La RNase E
RraA et RraB interagisse directement avec l’extrémite C-terminale de la RNase E
~2000 gènes ont leur expression affectés après surproduction de RraA.

Stoichiometry of degradosome
components changes in strain
over-producing RraA or RraB
La RNase E

Les autres endoribonucléases...
La RNase III : reconnait des ARNs struturés en tige-boucle. Impliqué dans la maturation de
l’ARNr 30S (précurseur de l’ARN 16S) et de l’ARNr 23S. Peu d’ARNm cible de la RNase III.
D’autres RNases participent à la dégradation de certains ARNm procaryotes bien que leur rôle est
plus marginal dans ce processus
La RNase P : Composée d’une protéine de 120 AA et d’un ARN de 377 nucléotides. Sert
essentiellement à la maturation des ARNt. Elle clive aussi l’ARNm de l’opéron histidine, déja clivé
par la RNase E.
La RNase LS : pourrait jouer un rôle dans la dégradation des ARNm en croissance végétative.
La RNase M : endonucléase non spécifique dans l’espace périplasmique.
La RNase Z : impliqué dans la dégradation de certains ARNm (env. 200).

La RNase G
La RNase G est également sensible au statut de l’extrémité 5’
from Jourdan and McDowall, Molecular Microbiology,
Volume 67-1, 102-115

Les principales exoribonucléases
Uniquement de polarité 3’-5’ chez E. coli :
La RNase II : 90 % de l’activité exoribonucléolytiques responsable de la dégradation du poly(A)
La PNPase : S’associe en trimère
La RNase R : impliquée dans la dégradation des ARNs structurés.
L’oligoribonucléase : permet de digérer les petits fragments d’ARNs de 2 à 5 nucléotides

Régulation de l’activité des RNases
Autorégulation:
RNase E
PNPase (RNase III-dependent)
RNase III
Jain, C., and Belasco, J. G. (1995). RNase E autoregulates its synthesis by controlling the
degradation rate of its own mRNA in E. coli: unusual sensitivity of the rne transcript to
RNase E ac tivity. Genes Dev. 9, 84-96.
Jarrige, A. C., Mathy, N., and P ortier, C. (2001). PNPase autocontrols its exp ression by
degrading a doub le-stranded structure in the pnp mRNA leader. EMBO J. 20, 6845 -
6855.
Bardwell, J. C., Regnier, P., Chen, S. M., Nakamura, Y., Grunberg-Manago, M., and Court,
D. L. (1989). Autoregulation of RNase III operon by mRNA processing. EMBO J 8, 3401-
3407
Cross-régulation:
RNase II
PNPase
Zilhão, R., Cairrão, F., Régnier, P., and Arraiano, C. M. (1996). PNPase modulates RNase II
expression in Escherichia coli: implications for mRNA decay and cell metabolism. Mol.
Microbiol. 20, 1033-1042.

Régulation de l’activité des RNases par les conditions de croissance
PNPase:
Augmentation de son expression après un choc thermique (froid)
Zangrossi, S., Briani, F., Ghisotti, D., Regonesi, M. E., Tortora, P., and Dehò, G. (2000).
Transcriptional and pos t-transcriptional control of polynucleotide phosphorylase during cold
acclimation in Escherichia coli. Mol. Microbiol. 36, 1470-1480.
RNase R:
Augmentation de son expression :
- après un choc thermique (froid)
- en phase stationnaire
- dégradé en présence de smpB et du tmRNA
Cairrão, F., Cruz, A., Mori, H., and Arraiano, C. M. (2003 ). Cold shock induction of RNase R
and its role in the maturation of the quality control mediator SsrA/tmRNA. Mol. Microbiol.
50, 1349-1360.
Andrade, J. M., Cairrão, F., and Arraiano, C. M. (2006). RNase R af fects gene expression in
stationary-phase: regulation of ompA. Mol. Microbiol. 60, 219-228.
Liang W, Deutscher MP. J Biol Chem. 2010 A novel mechanism for ribonuclease regulation: transfermessenger
RNA (tmRNA) and its associated protein SmpB regulate the stability of RNase R.Sep
17;285(38):29054-8. Epub 2010 Aug 5.

La dégradation des ARN chez E. coli (gram -)
Messenger RNA
PAP
AAAA-3 ’
p
p
Degradosome
RhlB
-3 ’ PNPase
RNaseE
RNase
III
ppp5'
p
RppH
pyrophosphatase
p
PAP
N N N N N
Enolase
AAAA-3 ’ ’
RNaseE
mRNA
RNase R/RNase II
Oligoribonuclease

La dégradation des ARNm précoces chez le bactériophage T4
Virus infectant E. coli
Famille des Myoviridae
Sa structure se découpe en trois grandes parties :
(1) la capside contenant l’ADN double brin
(2) la queue permettant l’injection de cet ADN
(3) les fibres caudales permettant l’attachement du
phage sur la membrane de la bactérie.
Son cycle lytique se déroule en plusieurs étapes :
(1) injection (adsorption et pénétration),
(2) transcription des gènes précoces,
(3) réplication de l’ADN viral,
(4) transcription des gènes tardifs, assemblage
des particules virales, lyse de la bactérie.

La dégradation des ARNm précoces chez le bactériophage T4
Le clivage par RegB est stimulé par la protéine ribosomique S1 (Site de reconnaissance
RegB/S1 de 11 nucléotides)
S1
RegB
from Durand et al., Nucleic acid research, 2006
Rôle de la polynucléotide kinase du phage T4
RegB (T4)
OH

La dégradation des ARNm précoces chez le bactériophage T4
Le clivage par RegB est stimulé par la protéine ribosomique S1 (Site de reconnaissance
RegB/S1 de 11 nucléotides)
S1
RegB
from Durand et al., Nucleic acid research, 2006
Rôle de la polynucléotide kinase du phage T4
RegB (T4)
OH
PNK (T4)
P

La dégradation des ARNm précoces chez le bactériophage T4
Le clivage par RegB est stimulé par la protéine ribosomique S1 (Site de reconnaissance
RegB/S1 de 11 nucléotides)
S1
RegB
from Durand et al., Nucleic acid research, 2006
Rôle de la polynucléotide kinase du phage T4
RegB (T4)
OH
PNK (T4)
RNase G/E (E. coli)
P

Régulation de la dégradation des ARNm par les petits ARNs régulateurs (sRNA)

Régulation de la dégradation des ARNm par les petits ARNs régulateurs (sRNA)
De nombreuses ARNm codant pour les protéines de la membrane externe chez E. coli sont la cible
de petits ARN non-codants
from Guiller et al. (2006) Genes & Dev. 20:2338-2348

Exemple de l’ARN régulateur micA
micA stimule la dégradation de ompA et lamB par la RNase III
from Viegas (2010) NAR doi:10.1093/nar/gkq1239

Exemple de l’ARN régulateur micC
from Wagner (2009) Nature 16(8):804-806

La traduction inhibe la dégradation des ARN en bloquant
l’accès de l’ARNm aux RNases
E. coli
E
E
ribosome
ribosome ribosome ribosome
3’
B. subtilis
J1
stalled
ribosome
stable
3’
from Joyce & Dreyfus (1998) J.Mol.Biol. 282:241-254

Les RNases impliquées dans la dégradation des ARN sont
différentes entre bactérie à gram+ et celles à gram -
E. coli B. subtilis

La dégradation des ARN chez E. coli (gram -)
Messenger RNA
PAP
-3 ’
AAAA-3 ’
Degradosome
RhlB
PNPase
RNaseE
ppp5'
RNase
III
Enolase
RNaseE
mRNA
PAP
N N N
AAAA-3 ’
-3 ’
N
N N
RNase R/RNase II
Oligoribonuclease

La dégradation des ARN chez B. subtilis (gram +)
Messenger RNA
AAAA-3
-3 ’
’
RNase
J1/J2
ppp5'
RNase
III
RNase
J1/J2
mRNA
RNase J1/J2
p
AAAA-3 ’
-3 ’
RNase R, PNPase, YhaM
N N N
Nano-RNase

Régulation de la dégradation de l’ARNm rpsO chez B.subtilis
from Yao S, Bechhofer DH. J Bacteriol. 2010 Jul;192(13):3279-86

Régulation de la dégradation des ARNm par les petits ARNs régulateurs (sRNA)
Activation de facteurs de virulence via la stabilisation de leur ARNm par des sRNA
Clostridium
Streptococcus
from Podkaminski and Vogel, Molecular Microbiology Volume 78, Issue 6, pages 1327-1331

Conclusions

Mécanismes de dégradation des ARNm chez les eucaryotes
49

Dégradation des ARNm
3 activités majeures
Exoribonucléase 5’-3’ Exoribonucléase 3’-5’
Eucaryote
Endoribonucléase
E. Coli
Procaryote
Modèles influencés par : La structure des ARNm et la nature des enzymes identifiées
50

Dégradation des ARNm eucaryotes
Chez les eucaryotes la dégradation est réalisée par des exoribonucléases 5’-3’ et 3’-5’
Les extrémités 5’ et 3’ sont protégées par des structures spécifiques et les protéines
associées à ces structures:
Pab1p
- En 5’ : la Cap (m7Gppp) associée au facteur d’initiation eIF4E
- En 3’: la queue poly(A) associée à la protéine de liaison à la queue poly(A)
L’association entre le facteur d’initiation eIF4G et Pab1p provoque la structure en
close-loop de l’ARNm qui stimule la traduction et stabilise l’ARNm
Cette structure doit être déstabilisée pour que l’ARNm puisse être dégradé par les
exoribonucléases
51
From Belasco J, Nature review 2010

Tarun SZ Jr, Sachs AB, Genes Dev. 1995
mRNA
mRNA + 4G + 4E + Pab1p
Wells SE, et al, Mol. Cell 1998
52

Dégradation des ARNm eucaryotes
Initiation
LA TRADUCTION
Termination
3 codons stop
UAA, UAG, UGA
Elongation
53

Mechanisms of deadenylationdependent decay
Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA
Volume 2, Issue 2, pages 167-183, 15 SEP 2010 DOI: 10.1002/wrna.40
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wrna.40/full#fig2
54

La déadénylation précède la dégradation 5 ’-> 3 ’
de l’ARNm PGK1
Analyse par Northern Blot de la taille de la queue poly(A) de PGK1
Arrêt de la transcription et traitement à la RNAse H
La présence d’un poly(G) bloque la dégradation et
permet de voir les intermédiaires
From Decker and Parker Genes and Dev 1993
55

Voies “générales” de dégradation des ARNm
From Parker and Song 2004 Nature Structural and Molecular Biology
56

Voies “générales” de dégradation des ARNm
1 ère étape : le raccourcissement de la queue poly(A)
- déstabilise la structure fermée de l’ARNm
- rend ses extrémités 5’ et 3’ accessibles aux enzymes de dégradation
Comment la déadenylation est activé sur l’ARNm?
57

Dégradation des ARNm eucaryotes
Rôle dans l’initiation
de la traduction
Rôle dans la
stabilité des ARNm
Pab1p
RRM1 RRM2 RRM3 RRM4
eIF4G
eRF3
GTP
eRF3
GDP
eRF3
eRF1
eRF1
UAA
UAA
UAA
Un rôle pour l’interaction entre eRF3 et Pab1p ?
Un senseur des cycles de traduction?
58

Dégradation des ARNm eucaryotes
eRF3 competes with deadenylase to interact with Pab1p
eRF3
deadenylase
C
Pab1
RRM
AAAAAAAAAAAAAA
From Funakoshi Y, 2007 Genes and Dev
1. Deleting Pab1C – no recrutement of deadenylase – mRNA stable
(Simon and Seraphin 2007)
2. Overexpression of NM from Sup35 – no interaction between Pab1p and
deadenylase – mRNA stable (Funakoshi 2007)
3. Deletion of NM from Sup35 should increased destabilization of mRNA
The opposite has been shown (Hosada N. 2003 JBC, Funakoshi 2007)
59

Dégradation des ARNm eucaryotes
Initiation
LA TRADUCTION
Elongation
Degradation
Termination
3 codons stop
UAA, UAG, UGA
60

La dé-adénylation des ARNm : Etape de régulation de la stabilité des AR
Impliqué dans la
régulation
traductionnelle et
de la stabilité des
ARNm au cours
du développement
61

Voies “générales” de dégradation des ARNm
m 7 GPPP
AUG
UAA
Pab1p
AAA 10
AAAAA n
1er étape : Dé-adénylation
m 7 GPPP
AUG
UAA
AAA 10
Ccr4p/Pop2p/Notp
Voie 5’-3’
Dcp1p/Dcp2p
Hydrolyse de la coiffe
m7GPPP
AUG
UAA
AAA 10
62

Dégradation des ARNm eucaryotes
Dcp1/Dcp2 :
-enzyme qui coupe la coiffe de l’ARNm 7mGppp
-dimère et l’activité catalytique est portée par Dcp2
Le complexe Dcp1-Dcp2 dépend de coactivateurs
Lsm 1-7, Pat1 et Dhh1
From Parker R and Song H (2004) Nature Structural and Molecular Biol.
63
She M et al Mol cell 2008 Vol29 p337

Dégradation des ARNm eucaryotes
La dégradation part de l’extrémité 5’ de l’ARNm
L’enzyme responsable est l’exoribonucléase XRN1
64

Voies “générales” de dégradation des ARNm
m 7 GPPP
AUG
UAA
Pab1p
AAA 10
AAAAA n
1er étape : Dé-adénylation
m 7 GPPP
AUG
UAA
AAA 10
Ccr4p/Pop2p/Notp
Voie 5’-3’
Dcp1p/Dcp2p
Hydrolyse de la coiffe
m7GPPP
AUG
5’→ 3’
UAA
AAA 10
Mise en évidence d’une
deuxième voie 3’-5’ par
l’exosome
AUG
UAA
AAA 10
Mitchell, P et al 1997
Xrn1p
Decapping suivi de la dégradation 5’ vers 3’ par Xrn1p
Digestion du nucleotide m7Gp par Dsc1
65

Dégradation des ARNm eucaryotes
L’exosome
Découvert en premier dans la maturation des ARNr et aussi impliqué dans la dégradation cytoplasmique
Structure du cœur de l’exosome
http://www.pdb.org
3M7N
66

Dégradation des ARNm eucaryotes
L’exosome
Exosome : Fonctions nucléaires et cytoplasmiques
Associé à de nombreux co-facteurs
dans le noyau : Rrp6, Dis3, complexe
TRAMP, le complexe NRD
dans le cytoplasme : le complexe SKI
Etonnament, l’exosome est catalytiquement
inactif
From María-Eugenia Gas and Bertrand Séraphin
The EMBO Journal (2010) 29, 2260 - 2261
L’activité est portée par
- Rrp6 (exoRNase RNAse D)
- Dis3 (exoRNase, RNAseII)
Exosome = dégradosome de E. coli
Rrp proteins contiennent un domaine RNAse PH comme PNPase
De plus Dis3 présente une activité Endonucléase In vitro !!!!!
67

Parallèle entre la dégradation eucaryote et procaryote : la
dégradation nucléaire
Comme chez les
procaryotes, la
polyadénylation
déstabilise les
petits ARN CUT
La polyadénylation stabilise l’ARNm
http://www.landesbioscience.com.gate1.inist.fr/curie/images/chapters/Libri1color.jpg
68

Voies “générales” de dégradation des ARNm
m 7 GPPP
AUG
UAA
Pab1p
AAA 10
AAAAA n
1er étape : Dé-adénylation
m 7 GPPP
AUG
UAA
AAA 10
Ccr4p/Pop2p/Notp
Dcp1p/Dcp2p
m7GPPP
Voie 5’-3’
Hydrolyse de la coiffe
AUG
UAA
AAA 10
m 7 GPPP
AUG
Voie 3’-5’
UAA
Ski7p
2
38
Ski2p
Ski3p
Ski8p
Exosome
Xrn1p
AUG
5’→ 3’
UAA
AAA 10
+ Dsc1

Localisation de la dégradation des ARNm dans les cellules eucaryotes : les P-bodies
Yeast
From Sheth and Parker Science (2003)300:805
HeLa
From Kedersha et al JCB 2005 169:871
70

Localisation de la dégradation des ARNm dans les cellules eucaryotes : les P-bodies
Ces focis contiennent les enzymes de la voie 5’-3’ et les ARNm à dégrader
From Sheth and Parker Science (2003)300:805
71

Localisation de la dégradation des ARNm dans les cellules eucaryotes : les P-bodies
P bodies : Foci cytoplasmique contenant les
enzymes de dégradation de la voie 5’-3’
Mise en évidence que certains ARNm
peuvent être transitoirement stockés dans
les P-bodies avant de retourner dans le pool
d’ARNm traduit
Lien avec les Granules de Stress : lieux de
stockage des ARNm en condition de stress
Fonctions précises inconnues
72

Model for predominant cytoplasmic flow of mRNAs through P-body and stress granule mRNP
states.
© 2008 Buchan et al.
Buchan J R et al. J Cell Biol 2008;183:441-455
73

En résumé :
La structure en close-loop de l’ARNm assure sa stabilité et sa traduction
La dégradation est initiée par la déadénylation
La dégradation est ensuite de 5’ en 3’ (Dcp1-Dcp2, Xrn1) ET de 3’ en 5’
(exosome)
La dégradation 5’ en 3’ se situe dans les P-bodies
Lien entre dégradation/traduction, P-bodies et granules de stress
- inhibition de la traduction : déstabilisation de l’ARNm, vers les P-bodies
- inhibition de l’élongation : stabilisation de l’ARNm sur les polysomes
(diminution des P-bodies)
- rôle des facteurs d’activation du decapping : Dhh1, Pat1 dans la
répression traductionnelle
74

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
- Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléase
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
75

Ciblage de l’ARN vers les
granules de stress/P-bodies
Ling S. et al WIREs RNA 2011
76

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléases
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
77

Voies “spécifiques” de dégradation des ARNm
Toutes dépendantes de la traduction du messager
m 7 GPPP
AUG
UAA
Pab1p
AAA 10
AAAAA n
Pab1p
Pab1p
AUG UAA UAA AAA 10 AAAAA AUG UAA AAA 10
AAAAA n
n
Voie NGD
AUG AAA 10
AAAAA n
Voie NMD
Nonsense Mediated
mRNA decay
Voie NSD
Non-Stop decay pathway
No-Go decay pathway
78

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD)
5’ to 3’ decay
Dcp1/2p
Xrn1p
4F
AUG
Upf2p Upf3p
Upf1p
eRF3
eRF1
UAA
Premature
termination codon
UGA
Normal termination
codon
Pab1p
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAAA
3’ to 5’ decay
exosome
NMD Nonsense mediated mRNA decay
Voie de dégradation des ARNm activée par la reconnaissance d’un codon
stop précoce par la machinerie de traduction
Mécanisme de contrôle-qualité des ARNm qui protège la cellule contre la
synthèse de protéines tronquées
79

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD)
min after transcriptional arrest
min after transcriptional arrest
0 3 6 9 12 18
0 3 6 9 12 18
PGK1
pgk1-1
PGK1
PGK1
t 1/2 = 45 min
t 1/2 = 3 min
Mutation au nucleotide 361 du gène pgk1
PGK1 : Phosphoglycerate kinase
ICI : Chez Saccharomyces cerevisiae, et mis aussi en évidence chez l’homme
80

Les substrats de la NMD
Les ARNm abérrants :
Les transcrits résultant de gènes contenant une mutation non-sens
Les transcrits présentant un défaut d’épissage (CYH2) ou d’un épissage régulé (HFM1)
Les ARNm sujets au leaky scanning (SPT10)
Les ARNm contenant des phases uORF en amont de l’ORF principale (CPA1)
Les ARNm avec une région 3’ non-traduite (3’ UTR) étendue
Chez l’homme, ARNm contenant un codon stop précoce résultant d’épissage alternatif
Analyse du transcriptome
ARNm codants
ARNm contenant un +1 frameshift
Bicistronic mRNA
ARN non codants Transcrits codés par des éléments transposables
Pseudogene
81

leu2-2
Identification des facteurs UPF
(Up-Frameshift)
AAAAAAAAAAAAAAAAAA
Codon 95 UGA (365)
can1-100
AAAAAAAAAAAAAAAAAA
Codon 47 UAA (591)
All cells: leu2-2 can1-100
Identification de UPF1 par la recherche de suppresseurs augmentant la
translecture des codons stop
Identification de ses partenaires, UPF2 et UPF3 par double hybride
82

He and Jacobson 1997
83

UPF1 : 109 kDa, activité de liaison à ARN, et activité hélicase ATP dépendante
Cytoplasmique
Dcp2p
Upf1p 1 Zn finger
Helicase
971
Upf2p
1
MIF4G motif
N 1089
564
930
UPF2 : Proteine de 127 kDa, Motif MIF4G
Cytoplasmique
Upf3p
78 204
1 397
UPF3 : Protéine basique de 45 kDa
Navette noyau -cytoplasme
Complexe de surveillance, identifié chez tous les organismes
Interaction avec les facteurs de terminaison
84

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD)
Premature translation termination at nonsense codon
eRF3
AUG
eRF1
UAA
UGA
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAA
In yeast
AUG
eRF3
eRF1
UAA
X
UGA
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAA
Improper termination context
aberrant translation termination
5’ to 3’ pathway
UPF2
UPF3
UPF1 eRF3
Dcp1/2
eRF1
AUG UAA
3’ to 5’ pathway
UGA
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAA
Formation of the surveillance complex
Activation of mRNA decay
85

La phosphorylation de hUPF1
D’autres facteurs sont nécessaires à la NMD : les facteurs SMG1, SMG5, SMG6 et
SMG7 , conservés chez l’homme, la drosophile, c. elegans et les plantes
Les SMG : cycle de phosphorylation/dephosphorylation de UPF1
SMG1, a phosphoinositide-3-kinase-related protein kinase : phosphoryle UPF1
SMG 5, 6 et 7 se lient à UPF1-Phophorylé et recrute PP2A pour dephosphoryler UPF1
86
From Behm-Ansmant et al FEBS 2007

Le rôle des introns chez les mammifères
Pas de NMD sur certains ARNm dérivant de gènes sans introns
Comment des évènements nucléaires peuvent influencer la NMD?
87

Mise en évidence de la présence d’un complexe, l’EJC (Exon Junction Complexe)
déposé 24 nt en amont des jonctions exon-exon au cours de l’épissage
Rôle de l’EJC dans le
métabolisme des
ARNm
-efficacité d’epissage
-l’export nucléaire
-la localisation
-la traduction
-la NMD
From Le Hir, H et al EMBO J 2001
Identification de Upf2/Upf3 comme facteurs de l’EJC
88

Structure 3-D de l’EJC
From Chamieh et al NSMB 2008
eIF4AIII est en gris, MAGOH en rouge, Y14 en jaune, MLN51-S en violet
Les zones en bleues interagissent avec hUpf3b
89

La NMD chez l’Homme
SURF complex
1 er cycle de traduction
SMG1
CBP20/
CPB80
AUG
Upf1p
eRF3
eRF1
UAA
Upf2p
Upf3p
UGA
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAAA
EJC
DECID complex
P
SMG1
CBP20/
CPB80
AUG
eRF1
UAA
eRF3
Upf1p Upf2p
Upf3p
UGA
Pab1p
Pab1p
Pab1p
AAAAAAAAAA
EJC
Formation du DECID complexe, Phosphorylation de UPF1
90

La NMD chez l’Homme
eRF3
eRF1
?
Upf1p
Upf2p
Upf3p
AUG UAA UGA AAAAAAAAAA
P
EJC
Upf1p
Upf2p
EJC
SMG1
Activation de l’activité
hélicase de UPF1
Pab1p
Pab1p
Pab1p
Upf3p
AUG UAA UGA AAAAAAAAAA
Inhibition de la traduction
P
SMG1
SMG
5/6/7
PP2A
Dégradation du messager
Pab1p
Pab1p
Pab1p
Remodelage de la structure mRNP
91

La NMD chez l’Homme
Chez l’homme, smg6 peut aussi
réaliser une coupure
endonucléolytique
Mécanismes de dégradation chez
l’homme?
Soit via SMG7 qui amène
l’ARNm vers les P-bodies et
depend de Dcp2 et XRN1 pour
activer la dégradation
Soit via SMG6 qui réalise une
coupure endonucleolytique
Kashimi I Genes and Dev 2010
92

La NMD chez l’Homme
Singh et al 2008 PLOS
Les deux mécanismes sont présents
chez l’Homme
Hypothèse d’une compétition entre Pab1p
et hUpf1p pour se lier à eRF3
Est-ce que la terminaison de la traduction est aberrante à un
codon stop précoce chez l’homme?
Est-ce que naturellement les deux mécanismes proposés sont
concomitants?
93

http://www.med.hokudai.ac.jp/en/dept/outline/mc/
E1 : Ubiquitine activating enzyme
E2 : conjugating enzyme
E3 : Ubiquitine ligase : RING catalytic domain rich in Cys and His
94

Interagit avec Ubc3 et Ubc9, enzyme E2 de levure
Upf1p
Activité in vitro d’ubiquitination sur elle meme
Activité dependante de Upf3
Takahashi S et al. RNA 2008;14:1950-1958
95

Les mutations affectant
l’ubiquitination de Upf1
eliminent aussi la NMD
Takahashi S et al. RNA 2008;14:1950-1958
Hypothèse :
Role de Upf1p pour degrader les polypeptides tronqués par la voie ubiquitine
Pas de mise en évidence de protéines tronquées en absence d’Upf1
96

No-Stop Decay (NSD)
From Garneau N Wilusz J and Wilusz C. Nature reviwe in Molceular Cell Biol. 2007
97

Dégradation de la protéine correspondante par ltn1
Bengtson & Joazeiro Nature 467 (2010)
98

No-Go Decay (NGD)
Becker T. et al. Nature Structural & Molecular Biology 18, (2011)
De plus, role de Dom34/Hbs1 dans la NRD : Non-functional rRNA decay pour degrader ARNr 18S 99

Chen L. et al. Nature Structural & Molecular Biology (2010)
Becker T. et al. Nature Structural & Molecular Biology 18, (2011)
100

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléases
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
101

Dégradation des ARNm eucaryotes
Dans la majorité des cas, précédée de l’hydrolyse de la queue poly(A)
par Ccr4-NotI, PAN2-PAN3
2 activités majeures
Exoribonucléase 5’-3’ Exoribonucléase 3’-5’
Xrn1 après hydrolyse de la coiffe
par Dcp1/Dcp2
Endoribonucléases ?
Exosome
102

Les endoribonucléases dans la dégradation des ARNm eucaryotes
1. Dans les voies « générales » de dégradation mais à prouver : Dis3 de
2. Dans les voies de sauvetage de l’ARNm:
- SMG6 dans la NMD chez l’homme et la drosophile
- Dans la No-Go decay : endoribonucléase encore inconnue
3. Lors de l’ARN interférence par AGO
4. Dans le contrôle de stabilité d’ARNm spécifiques
103

l’ARN interférence
Mise en évidence de l’ARN interferent
1990
Napoli C. et al
Plant Cell
Chez C. elegans
1998
Fire et al Nature
mex-3: niveau d’expression de l’ARNm détecté par hybridation in situ dans les embryons
L’injection d’un ARN double-brin dans les gonades conduit à la
« disparition » de l’ARNm mex-3 dans les embryons
Prix Nobel 2006 en Physiologie
104

l’ARN interférence
Reconstitution de l’ARNi dans des extraits d’embryons de drosophile
Zamore et al
Cell 2000
Tuschl et al
Genes and Dev 1999
Elbashir SM et al
Genes and Dev 2001
105

l’ARN interférence
S14
Dicer : de type RNAseIII
Ago : Piwi RNAse
Dégradation par les
enzymes classiques
106
http://www.gene-quantification.de/siRNA-mechanism.png

Diapositive 106
S14
Figure 4 Molecular mechanism of slicer function. (a) Domain structure of argonaute from Pyrococcus furiosus. (b) A schematic
representation of siRNA-directed mRNA cleavage. The 3′ end of siRNA is positioned in the cleft of the PAZ domain. The mRNA situates between
the upper PAZ domain and the lower crescent-shaped base formed by the N-terminal, PIWI, and middle (Mid) domains. The catalytic site
(scissors) slices mRNA at a position that corresponds to the ninth and tenth nucleotides of guide siRNA. (c) Crystal structure of Thermus
thermophilus argonaute bound to 5′-phosphorylated 21-nt guide DNA and 20-nt target RNA. Figure 4a,b is from Science © 2004 (48),
reprinted with permission from AAAS. Figure 4c was adapted by permission from Macmillan Publishers Ltd., Nature © 2008 (52).
Stephanie; 08/09/2010

l’ARN interférence
Structure de AGO/ Dicer : Identification du domaine PAZ
Nouveau domaine de liaison à l’ARN
Song et al Science 2004
3’ du siRNAs lié au domaine PAZ et le reste du siRNA (jaune) à l'intérieur du tunnel formé par le
repliement du domaine N terminal, PAZ, PIWI et Mid, et dans lequel est également placé l'ARNm cible
en orientation complémentaire (rouge).
La modélisation prédit que le domaine catalytique SLICER,
présent au niveau du domaine PIWI, couperait ainsi à 9 nucléotides de l'extrémité 5' du siRNA 107

Crystal structure of T. thermophilus Ago bound to 5pphosphorylated
21-nucleotide guide DNA and 20-nucleotide target RNA.
YL Wang et al. Nature 456, 921-926 (2008)
L’ARN guide (siRNA) est en rouge et l’ARN cible (mRNA) est en bleu
Coupure du duplex si-mRNA entre les bases 9 et 10 du siRNA
108

Recrutement d’une enzyme spécifique :
les endoribonucléases
Nature Rev. Mol. Cell Biol. Garneau NL et al 2007
- IRE1 : endoribonuclease qui cible les ARNm en cours de traduction (XBP1). Coupure induite dans le cadre de la réponse de
protection aux protéines dé-bobinés, dans le stress du RE chez la drosophile. Structure de reconnaissance : ????
-PMR1 : Endoribonucléase associée aux polysomes impliquée dans la déstabilisation de l’ARNm de l’albumine induite par les
oestrogènes chez le xénope
-Rnase MRP : impliqué dans la dégradation des rRNA, mais aussi de l’ARNm CLB2
-MCPIP1 sur les Interleukines comme IL6 dans la réponse inflammatoire
Activation de ces enzymes régulée, et grande spécificité de cibles
109

Régulation du Récepteur de la transferrine
F
E
R
F
Fe2+
IRP
fermée
EndoNT inconnue
IRE : Iron Response Element IRP : Iron Regulatory Protein
110

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléases
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
111

ARNm des Histones : H2A, H2B, H3 et H4 mRNA
Seuls ARNm non poly-adenylés chez les mammifères, présence d’une tigeboucle
en 3’ UTR, reconnue par le facteur SLBP
Régulation stricte de leur stabilité pour que ces ARNm ne soient présents et
traduits que pendant la phase S

Au cours de la phase S :
AUG
4F
SLIP1
SLBP
UAG
SLBP : STEM LOOP BINDING PROTEIN, SLIP : SLBP INTERACTING PROTEIN

A la fin de la phase S :
AUG
L
S
M
1
LSM1
L
L
S
M
Upf1
TUTase
UUUUUU
SLBP
UAG
114

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléase
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
115

Contrôle de la stabilité des ARNm :
Les séquences régulatrices sur l’ARNm
Aussi présentes en 5’ UTR et dans l’ORF (c-fos)
Aaron C. Goldstrohm & Marvin Wickens
Nature Reviews Molecular Cell Biology 9, 337-344 (April 2008)
116

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléase
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNAs
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
117

ARE-mediated decay
ARE : AU-rich élément, répétition de AUUUA en 3’ UTR du messager
Présents dans les ARNm de cyclines, cytokines, facteurs de croissance,
protooncogènes
Contrôle la stabilité et la traduction des ARE-mRNA :
- directement : recrutement de l’exosome
finger)
- indirectement : recrutement de facteurs : ARE-BP (RRM ou CCCh-Zn
Recrutement des enzymes de
dégradation
TTP1 : exosome, Dcp1/2, Ccr4
CUG-BP : PARN
KSRP : PARN, exosome
Inhibition de la
traduction
TIA1
AUF1
Stabilisation de l’ARN
ELAV (HuR)
118

Très important dans les mécanismes de l’inflammation, les ARE-BP sont
modifiés par les voies de signalisation (ex: p38 MAPK)
Les ARE-ARNm sont présents dans les focis cytoplasmiques
- P-bodies pour leur déstabilisation par les voies déadenylation
suivie de dégradation 5’-3’
- Stress granules pour l’inhibition de la traduction
- Granules cytoplasmiques pour la dégradation 3’-5’
119

Mais tout cela est lié!
ARE, état d’adénylation, traduction, stabilité…
5'
AUG
Ri
STOP
ARE-BP
ARE
AAAA...AAAAA
+
+
Adapté de Luc Paillart
et c’est encore pire : les ARE-BP agissent en coordination avec les miRNA
120

TNFα
miR16
Bail S and Kiledjian M Nat. Struc. Mol. Biol 2006
121

Conditions normales :
CAT1
miR122
ARE
AAAAAAA
Dégradation dans les P-bodies
Conditions de stress :
HuR
Activation et
relocalisation dans le
cytoplasme
HuR
CAT1
ARE
AAAAAAA
Sortie de l’ARNm des P-bodies
122

Les miRNA
Etude du développement de C. elegans et recherche de suppresseur du
phénotype de stérilité résultant de mutations dans lin-14 et egl-35
Identification de mutations au locus let-7
Cartographie du locus de let-7
Reinhart B et al
Nature 2000
123

SK6
Les miRNA
Reinhart B et al. Nature 2000
Identification de let-7 : petit ARN régulateur
124

Diapositive 124
SK6 a, Northern blot of total RNA from mixed stage wild-type (lane 1), let-7(n2853) (lane 2), lin-28(n719) (lane 3) and lin-28(n719) ;
let-7(mn112)unc-3(e151) animals (lane 4) probed with p249N. b, c, S1 nuclease transcript mapping. b, 5' probe p263 undigested (lane 1), and
digested after hybridization to wild-type RNA (lane 2) or tRNA (lane 3). c, 3' probe p267 undigested (lane 1), and digested after hybridization to
wild-type RNA (lane 2) or tRNA (lane 3). Sizing plusminus1 nucleotide. d, Northern blot of wild-type RNA from the first 3 hours of each
developmental stage. e, Temperature-sensitive period of let-7(n2853) viability.
Stéphanie K; 10/09/2010

Biogenesis of miRNA
Uniquement dicer chez les plantes
Regulation au niveau post-transcriptionel

Régulation de LIN-14 par le mi-RNA Lin4
Translational repression at the level of initiation
Olsen P and Ambros V, Dev Biol 1999

Mécanisme d’action des miRNA
127

Les miRNA affectent aussi la stabilité des ARNm cibles
- Etudes du transcriptome montrent que
l’abondance des mRNA cibles est inversement
proportionnelle à celle des miRNA
- Depletion des fateurs impliqués dans
l’inhibition par les miRNA (AGO-DICER-
GW182) conduit à l’augmentation de la
quantité des ARNm cibles
Wu, L. et al. 2005. Mol. Cell. Biol 2005

Mécanisme d’action des miRNA
Dégradation des cibles des miRNA de 5’ en 3’ après dé-adeylation
129

Dégradation des ARNm cibles des miRNA/siRNA dans les P-bodies
HeLa
From Kedersha et al JCB 2005 169:871
130

La méthode (exogène) SELEX
(endogène)
Appariement
parfait
Appariement
imparfait
P-bodies
De Behm-Ansmant I
131

mi-RNA chez les plantes
Huntzinger E and Izzauralde E. Nature Review Genetics, 2011
132

miRNA/ siRNA en résumé
miRNA : ARN double brin (2*22nt) codé par le génome
de la cellule (sous forme d’un précurseur qui est maturé)
S’apparie imparfaitement au 3’UTR de l’ARN cible et inhibe sa
traduction (animal), ou s’apparie parfaitement et provoque
sa dégradation (plante) (Il y a des exceptions…)
En général, un miRNA s’apparie aux 3’UTR d’un ou plusieurs ARNm
Une 3’UTR peut être liée par plusieurs miRNA
siRNA : ARN double brin (2*22nt) apporté par l’expérimentateur
dans une cellule animale
S’apparie parfaitement à un ARNm cible et provoque sa dégradation
133

Les miRNA
Mise en évidence simultané du siRNA a permis de comprendre les
mécanismes de formation des miRNA
Les miRNA ont été identifiés chez les mammifères, S. pombe, la drosophile,
C. elegans, les plantes…
A ce jour, environ 800 miRNA identifiés chez l’homme
3 méthodes majeures :
1. approche génétique
2. approche bioinformatique
3. séquençage en masse des petits ARN dans la cellule
Approches bioinformatiques montrent chez l’homme que 60% des gènes
codant des protéines contiennent des séquences cibles de miRNA dans
leur 3’UTR
Mais les cibles, leurs regulations et leurs mécanismes d’action sont encore
à définir 134

Contrôle de la stabilité des ARNm :
- La régulation de la traduction (initiation)
-Le contrôle-qualité des ARNm dans le cytoplasme
- Le recrutement d’endonucléase
- Structure spécifique en 3’ (Histone)
- Les séquences régulatrices sur l’ARNm en 3’-UTR
3 grandes catégories :
-ARE
- Les séquences reconnues par les mi-RNA
- Les autres
Pour tous (sauf les endoNT), recrutement des facteurs « classiques » de
dégradation : les dé-adénylase, Dcp1/Dcp2, Xrn1 et l’exosome
135

Contrôle de la stabilité d’ARNm spécifiques par des RNA-binding proteines
Reconnaissance de séquence spécifique en 3’ UTR de l’ARNm cibles
- Les protéines PUF : Pumilo Family protein
Fonctionnement similaire à ARE-BP
Hook B A et al. J. Biol. Chem.
Model of Puf4p- and Puf5p-mediated repression of HO mRNA.
- CBEP : se lie au motif CPE (cytoplasmic polyadenylation element) avec CPSF et
régule la polyadenylation/deadenylation au cours du développement du xénope
- SMAUG : recrute le complexe de dé-adénylation Ccr4 pour la régulation de la
traduction et la stabilité des des ARNm maternel dans l’œuf de drosophile
136

Contrôle de la stabilité d’ARNm spécifiques par des RNA-binding proteines
Reconnaissance de séquence spécifique en 3’ UTR de l’ARNm cibles
-RPS28b : recrute l’activateur de décapping Edc3 pour s’autoreguler
- Staufen : double strand RNA binding protein, 3’ UTR de ARF1 mRNA
(mamalian) et recrute Upf1 pour activer la SMD : staufen mediated decay
Ect…. Ect…..
137

Conclusions
138

Dégradation des ARNm
3 activités majeures
Exoribonucléase 5’-3’ Exoribonucléase 3’-5’
Endoribonucléase
Chez les procaryotes
Endonucléase : RNAse E
Exoribonucléase 3’-5’ : PNPase, RNase R, RNase II
Exoribonucléase 5’-3’ : RNase J1/J2 chez B. subtilis
Formation du dégradosome :
RNase E et PNPase
Chez les eucaryotes
Exoribonucléase 5’-3’ : Dcp1/Dcp2 et XRN1
Exoribonucléase 3’-5’ : Exosome
Endonucléase : Exosome (Dis3), NMD pathway (SMG6) certains ARNm spécifiques (IRE)
139

Contrôle de la stabilité des ARNm
Chez les procaryotes :
- Dépend de la traduction : dès que l’ARNm n’est plus couvert par les ribosomes,
l’ARNm est degradé par les endoribonucléases
- Regulé par les ARN nc : active ou inhibe la transcription et/ou la traduction
- Dépend des métabolites et de la température : Riboswitch
- Importance des structures secondaires des ARNm
- Contrôle des sites d’accessibilité de la RNAse E par Hfq
140

Contrôle de la stabilité des ARNm
Chez les eucaryotes :
- Voie Générale : ???? La relation entre les cycles de traduction et la
déadénylation est encore inconnue, un rôle pour Pab1p-eRF3?
- Le lien traduction/stabilité est différent. Certains ARNm non-traduits sont
maintenu dans la cellule (ex : les ARNm maternels dans l’ovocyte de Xénope)
- Voies Spécifiques: Certains ARNm possèdent dans leur séquence des
structures qui sont reconnues par des protéines régulatrices et controlent leur stabilité.
La majorité de ces signaux sont localisés dans le 3’UTR, non affecté par le passage des
ribosomes
-Voies de surveillance
141

From D. Gautheret 142

From D. Gautheret 143

144