Déblocage de ribosomes et étiquetages de polypeptides par trans-traduction chez Escherichia coli

Ribosome rescue and tagging of polypeptides by trans-translation in Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Justine Collier
• Direction : Philippe Bouloc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biologie moléculaire de la cellule
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Endoribonucléase

Protéases

Résumé

L’ARNtm et SmpB permettent la libération des ribosomes lorsque la traduction est défectueuse. Les polypeptides dont la biosynthèse est bloquée sont en même temps étiquetés, ce qui induit leur élimination par des protéases. Ce mécanisme est nommé trans-traduction. SmpB et l’ARNtm sont ubiquitaires chez les eubactéries. Nous montrons que les SmpB de plusieurs espèces bactériennes peuvent étiqueter des polypeptides avec l’ARNtm d’E. Coli in vivo, ce qui illustre la conservation fonctionnelle du système de trans-traduction. Nous montrons aussi que la trans-traduction n’est pas affectée in vivo à des concentrations sublétales aminoglycosides néomycine B ou paromomycine. Elle améliore même la survie d’E. Coli en présence de ces antibiotiques et d’érythromycine, probablement en limitant l’accumulation de polypeptides anormaux et la séquestration des ribosomes. Par ailleurs, le gène codant pour l’ARNtm a été génétiquement modifié pour identifier des polypeptides préférentiellement étiquetés in vivo chez E. Coli. Nous montrons que des protéines complètes peuvent être étiquetées par l’ARNtm, si la terminaison de la traduction de leur messager est défectueuse. Enfin, nous montrons que le messager secM est trans-traduit, car il est clivé à un site de blocage traductionnel précédemment caractérisé. Nous proposons qu’il existe une activité endoribonucléasique encore inconnue, qui serait associée au ribosome et activée en réponse à un blocage traductionnel. Elle agirait en concertation avec la trans-traduction. Elle pourrait intervenir dans certaines voies de régulation cellulaire ou limiter certains évènements de recodage.

TmRNA and SmpB can rescue ribosomes stalled on a messenger during translation. Nascent polypeptides are tagged, which induces their degradation by proteases. This mechanism is called trans-translation. First, we show that SmpB from multiple bacterial species can tag polypeptides in vivo, together with E. Coli tmRNA. This result illustrates the remarquable functionnal conservation of the trans-translation mechanism. Second, we show that trans-translation is not affected in vivo by sublethal concentrations of the aminoglycosides neomycin B and paromomycin. Moreover, trans-translation conferes a growth advantage in the presence of these antibiotics and erythromycin, probably by limiting accumulation of abnormal polypeptides and stalled ribosomes. Third, the gene encoding tmRNA was genetically modified, in order to identify polypeptides that are preferentially tagged in vivo by trans-translation in E. Coli. We show that complete proteins can also be tagged by tmRNA, if translation termination of their messengers is poorly efficient. Finally, we show that secM messenger is trans-translated, because it is cleaved at a site of ribosome pausing during translation elongation. We propose that their is an endonucleolytic activity associated with the ribosome, which is induced in response to ribosome stalling. In cooperation with trans-translation, it could participate in some regulation pathways or could limit some recoding events during translation.