Le Decapping

Dans la perspective où le transcrit sera dégradé à partir de son extrémité 5’, sa coiffe protectrice est préalablement clivée de manière irréversible, ce qui constitue l’objet de la phase de decapping. Cette étape peut succéder à la déadénylation mais il arrive également qu’elle se produise indépendamment du raccourcissement de la queue poly A.

53 Le decapping est orchestré par le complexe DCP1/DCP2 dans lequel l’activité enzymatique est portée par DCP2 (Wang et al., 2002), tandis que DCP1 joue le rôle d’activateur de DCP2. Des mesures de cinétique de dégradation in vitro ont montré que d’autres facteurs prennent part à l’activation de DCP2. Les facteurs d’activation évolutivement conservés de la levure à l’homme incluent : le complexe LSM1-7 /PAT1B (Vindry et al., 2017), la protéine EDC3 (Enhancer of decapping 3) (Fromm et al., 2012; Nissan et al., 2010) et l’hélicase DDX6 (Coller and Parker, 2004). Chez la levure, deux facteurs supplémentaires, Edc1 et Edc2, contribuent à activer Dcp2 (Borja et al., 2011). Chez les métazoaires, le facteur EDC4 -inexistant chez la levure, est nécessaire pour assembler le complexe de decapping et activer DCP2 (Łabno et al., 2016).

Concernant le mécanisme d’activation de DCP2 par ses cofacteurs, les données de cristallographie réalisées chez la levure montrent que l’interaction directe de Dcp1 avec Dcp2 fait passer l’enzyme d’une conformation ouverte catalytiquement inactive à une conformation fermée active (She et al., 2008). Des études structurales plus récentes sur le complexe Dcp1-Dcp2-m7GDP indiquent que Dcp1 stabilise le domaine catalytique NRD de Dcp2 et recrute les deux autres cofacteurs de decapping Edc1 et Edc2. Simultanément, la liaison directe d’Edc3 à Dcp2 accroît l’affinité de Dcp2 pour l’ARNm et stimule son activité catalytique (Charenton et al., 2016). L’interaction Dcp1/Edc1 sert quant à elle à positionner Dcp2 dans une conformation catalytiquement active par rapport à la coiffe de l’ARNm (Mugridge et al., 2018). Les domaines d’interaction entre Dcp1 et Dcp2 sont pas conservés de la levure à l’homme et les interactions directes entre DCP1 et DCP2 y sont de faible affinité. L’activation de DCP2 nécessite chez les métazoaires l’intervention d’EDC4 (Figure 21). Celle-ci sert de plateforme d’assemblage pour le complexe de decapping en liant simultanément DCP1, DCP2 et XRN1 et permet à un trimère DCP1 d’activer DCP2 (Chang et al., 2014).

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Figure 21 Activation du complexe de decapping humain

DCP1 se lie sous forme de trimère sur le domaine WD40 du cofacteur EDC4. Suite à cette liaison, DCP1 se lie au domaine NRD de DCP2 laquelle adopte alors une conformation fermée, catalytiquement active pour la réaction de decapping. Le recrutement direct de XRN1 sur EDC4 permet aux transcrits dont la coiffe vient d’être clivée par DCP2 d’être dégradés rapidement. (Modifié d'après Chang et al., 2014).

Deux autres cofacteurs de decapping, PAT1B (Pat1 chez la levure) et DDX6 (Dhh1 chez la levure), sont aussi impliqués dans l’activation de DCP2. Pat1 a initialement été décrit comme un activateur de decapping suite à l’observation que des ARNm rapporteurs sont stabilisés sous leur forme coiffée et déadénylée dans des souches patl1∆ (Bouveret et al., 2000; Tharun et al., 2000). Sa fonction d’activateur de decapping a également été caractérisée chez l’homme par des expériences de tether assay4 (Ozgur et al., 2010). De plus, à l’échelle du transcriptome 2221 gènes se trouvent stabilisés après siPAT1B (Vindry et al., 2017) ce qui est cohérent avec un rôle de cette protéine dans la dégradation des ARNm. En termes d’interactions protéiques, PAT1B est co-immunoprécipité avec DCP1/2 et XRN1 (Ozgur et al., 2010) et interagit directement avec LSM1-7 (Sharif and Conti, 2013) ce qui laisse supposer qu’il contribue au decapping en facilitant le recrutement des autres facteurs du decapping sur l’ARNm. De manière intéressante, PAT1B interagit de façon ARN- dépendante avec eIF4E, eIF4G et PABP (Arribas-Layton et al., 2013) et sa surexpression provoque une répression générale de la traduction chez la levure (Coller and Parker, 2004). Cette activité

4 Le thether est un essai fonctionnel permettant d’étudier in vivo le rôle d’une RBP d’intérêt sur la traduction/ la stabilité de ses ARNm cibles indépendamment de la capacité de liaison à l’ARNm de la RBP.

55 supplémentaire de répresseur de la traduction en remodelant le complexe d’initiation de la traduction faciliterait l’accès de DCP2 à la coiffe m7GTP.

Un autre cofacteur de decapping : DDX6, interagit avec PAT1B (Ayache et al., 2015) et possède également une activité de répression de la traduction (Minshall et al., 2009). Il sera détaillé ultérieurement dans la seconde partie de cette introduction.

Les mécanismes précis par lesquels PAT1B et DDX6 remodèlent les complexes d’initiation de la traduction et/ou activent le decapping ne sont pas clairement caractérisés. Une étude récente de transcriptomique réalisée sur des levures Dcp2∆, Pat1∆, Lsm1∆ ou Dhh1∆ a apporté des précisions sur leurs modes d’action respectifs (He et al., 2018). Les profils d’expression issus des différents séquençages indiquent que Pat1, Lsm1 et Dhh1 sont impliqués dans la déstabilisation d’une partie seulement des transcrits ciblés par Dcp2. De plus, les transcrits séquencés se répartissent en deux sous-groupes : d’un côté des transcrits conjointement stabilisés en l’absence de Pat1 ou de Lsm1 (cohérent avec l’existence d’un complexe Pat1- Lsm1-7) et d’un autre côté des transcrits stabilisés en l’absence de Dhh1 et insensibles à Pat1 et Lsm1-7. Ces résultats nuancent l’assertion que ce sont des facteurs « généraux » de decapping (Parker, 2012) et suggèrent que Pat1 et Dhh1 remplissent des fonctions distinctes dans le processus de decapping.

En plus d’être nécessaire à la voie de dégradation générale 5’-3’, le complexe de decapping est également requis dans des voies de dégradation particulières telles le NMD (Nonsense Mediated Decay), la dégradation des transcrits portant des éléments ARE (Fenger-Grøn et al., 2005; Yamashita et al., 2005) et la dégradation des cibles de miARN (Behm-Ansmant et al., 2006). Le complexe de decapping est alors recruté par des RBP spécifiques. Par exemple, DDX6 interagit dans les cellules humaines avec les effecteurs de la voie des miARN AGO1 et AGO2 indépendamment de l’ARN. De plus, l’absence de DDX6 diminue la répression d’un ARNm rapporteur cible de miARN (Chu and Rana, 2006). En ce qui concerne les cibles du NMD, c’est le facteur UPF1 qui recrute DCP2 et active le decapping (Lykke-Andersen, 2002).