Etude structure-fonction des complexes ribosomaux d'initiation de la traduction

Structure-function study of bacterial translation initiation complexes

• Auteur / Autrice : Angelita Simonetti
• Direction : Marat Yusupov, Claudio O. Gualerzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) en cotutelle avec Camerino - Italie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribosomes

Traduction génétique

Synthèse protéique

Résumé

Dans les prokaryotes, le processus de la synthèse des protéines peut être divisé en 4 principales phases: initiation, élongation, terminaison et recyclage du ribosome. L’appareil de traduction s’assemble lors de la phase d’initiation, lorsque le ribosome est chargé avec l'ARN messager (ARNm) et le premier ARN de transfert (ARNt). L’initiation est l’e��tape limitante de la traduction et comprend plusieurs étapes menant à la formation consécutive de deux complexes d’initiation, le complexe d’initiation 30S (30SIC) puis le complexe 70S du ribosome assemblé. Sur la petite sous-unité ribosomale 30S, les trois facteurs d’initiation (IF1, IF2, et IF3) aident cinétiquement à la formation des premières interactions spécifiques codon-anticodon entre le fMet-ARNtfMet et l'ARN messager (Gualerzi & Pon, 1990). Ce complexe met en place le cadre de lecture correcte favorisant la précision et l'efficacité de la traduction (Gualerzi & Pon, 1990 ; Boelens & Gualerzi, 2002). L’association de la grande sous-unité ribosomal (50S) sur le complexe 30SIC mène à la formation du deuxième complexe d’initiation du ribosome, le complexe d’initiation 70S (70SIC), prêt à commencer la synthèse des protéines. Pendant cette transition, l’accommodation de l’fMet-ARNtfMet au niveau du site peptidyl (P) et le largage de tous les facteurs du ribosome sont couplées avec l'hydrolyse du GTP par IF2. Une multitude impressionnante d'études fonctionnelles et structurales, ces trente dernières années, ont contribué à l'élucidation des étapes qu'ils se produisent au cours du processus d’initiation complet. Malgré que le mécanisme générale est bien connu, les détails moléculaires sont encore manquants. L’initiation de la synthèse des protéines dans les bactéries commence au niveau de la sous-unité 30S qui est maintenue dissociée de la sous-unité 50S grâce à l’action du facteur d’initiation IF3. Structurellement composé par deux domaines reliés par un lien flexible riche en lysine, IF3, d'une manière encore inconnue, stimule l’interaction codon-anticodon dans le site Peptidyl (P) entre le fMet-ARNtfMet et le correct ARNm au codon de départ et empêche les complexes malformés (Hartz et al. , 1989 ; Gualerzi et al. , 2001 ; Ramakrishnan, 2002 ; Laursen et al. , 2005) durant l’association des deux sous-unités ribosomales (Grigoriadou et al. , 2007) et la transition entre les deux complexes d’initiation 30SIC et 70SIC. [. . . ]

In prokaryotes, the process of protein synthesis can be divided into four phases: initiation, elongation, termination, and recycling. The translational apparatus assemble at the initiation phase, when the ribosome is loaded with the mRNA and the first tRNA. It proceeds through tightly regulated and rate-limiting steps that lead to the consecutive formation of two initiation complexes. The "30S initiation complex" (30SIC) is accomplished in the very early steps. On the 30S ribosomal subunit, the three initiation factors (IF1, IF2, and IF3) kinetically assist the formation of the first specific codon-anticodon interactions between the fMet-tRNAfMet and the mRNA (Gualerzi and Pon, 1990). This complex sets the correct reading frame promoting accuracy and efficiency of translation (Gualerzi and Pon, 1990; Boelens and Gualerzi, 2002). The joining of the large ribosomal subunit (50S) to the 30SIC leads to the formation of the second initiation complex, the “70S initiation complex” (70SIC), ready for protein synthesis. During this transition, the adjustment of fMet-tRNAfMet in the P-site and the release of all factors are coupled with the hydrolysis of the GTP molecule bound to- IF2. An impressive multitude of functional and structural studies, in the past thirty years, have contributed to the elucidation of the steps occurring along the whole initiation process. Albeit the produced overall picture is neat, the molecular details are often still blurring out. According to this picture, the initiation of protein synthesis in bacteria starts at the level of the 30S subunit that is maintained dissociated from the 50S subunit by the action of initiation factor IF3. Structurally composed by two domains connected by a flexible lysine-rich linker, IF3, in a still not known fashion, stimulates the P-site codon-anticodon interaction between the fMet-tRNAfMet and the correct mRNA start codon and discriminates against spurious complexes (Hartz et al. , 1989; Gualerzi et al. , 2001; Ramakrishnan, 2002; Laursen et al. , 2005) during the association of the two ribosomal subunit and the transition between the two initiation complexes (Grigoriadou et al. , 2007). While the structure of separate domain of IF3 has been determined by X-ray crystallography (Biou et al. , 1995) and NMR studies (Fortier et al. , 1994; Garcia et al. , 1995), it’s localization on the ribosomal subunits is still controversial despite of many attempts. [. . . ]