L'arginyl-ARNt synthétase de mammifère : rôle des interactions protéine-protéine et protéine-ARN sur son activité

Role of protein-protein and protein-RNA interactions on the activity of mammalian arginyl-tRNA synthetase

• Auteur / Autrice : Ludovic Guigou
• Direction : Marc Mirande
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Activation ARNt-dépendante

Liaison générale des ARNt

Eucaryotes

Complexe multisynthétasique

Résumé

Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRSs) catalysent la liaison entre un ARNt et son acide aminé correspondant. Chez trois aaRSs, l'activation de l'acide aminé ne se produit qu'en présence de l'ARNt spécifique. L'étude de ce comportement chez l'ArgRS de hamster a montré que trois points de contact avec l'ARNt sont importants dans l'étape d'activation : les bases A76, C35 et A20. Ces trois bases doivent être porte��es par un ARNt possédant à la fois une certaine rigidité (forme en ''L'' intacte) et une certaine flexibilité (apportée ici par des paires G-U). Nous en concluons que le déclenchement de l'activation implique un ajustement induit réciproque entre l'ARNt et l'ArgRS. Les enzymes du complexe multi-aaRSs des eucaryotes supérieurs contiennent des domaines basiques additionnels dont certains interagissent avec les ARNts. Nous montrons que la présence de ces domaines permet d'augmenter l'affinité du complexe pour les ARNts spécifiques de ses neufs enzymes uniquement. Le corps catalytique des aaRSs du complexe impose donc sa spécificité aux domaines basiques, ces derniers augmentant l'affinité entre le corps catalytique et l'ARNt. La protéine p43, une protéine du complexe multi-aaRSs liant les ARNts et interagissant avec l'ArgRS, ne joue pas le rôle de cofacteur en trans de cette enzyme. Des cristaux d'un dérivé de la protéine p43 ont été obtenus et la structure résolue par remplacement moléculaire. Les résidus N-terminaux impliqués dans la fixation de l'ARNt sont invisibles dans la carte de densité électronique. Une mise au point des conditions de préparation du complexe multi-aaRS en vue d'une étude structurale par microscopie électronique et cristallographie a été réalisée.

Each aminoacyl-tRNA synthetase catalyze the esterification of its cognate amino acid to the 3'-end of its cognate tRNA(s). Some aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) catalyze the amino acid activation step only in the presence of a cognate tRNA. This behaviour has been studied in Arginyl-tRNA synthetase (ArgRS) from hamster. Our results show that three contact points with the tRNA molecule are important in the activation step : bases A76, A20 and C35. These three bases must be presented by a tRNA possessing both rigidity (intact '' L '' shape) and flexibility (provided by G-U base-pairs). We conclude that the triggering of the activation step in ArgRS implies an induced-fit mechanism. Enzymes from the multi-aaRSs complex found in higher eukaryotes display additional basic domains, some of them interacting with tRNAs. We show that these domains increase the affinity of the enzymes of the complex for their specific tRNAs only. Thus, the catalytic body of each enzyme determines its specificity, while the additionnal basic domains increase the affinity of the enzymes for their specific tRNA(s). The p43 protein, a component of the complex able to interact with tRNAs and ArgRS, does not affect the catalytic parameters of this enzyme. Crystals of a short form of the p43 protein have been obtained and the structure has been solved by molecular replacement, but the N-terminal residues, that are responsible for the interaction with tRNAs, are not visible. Conditions for the isolation of the multi-aaRSs complex have been refined in order to carry out a structural study using cryo-electron microscopy and crystallography.