bosome
La sélection du fMet-ARNtMet
f en tant qu’ARNt initiateur s’explique en
partie par des interactions spécifiques entre le site P de la sous-unité 30S et les particularités de séquence des ARNt initiateurs que nous venons de présenter. Nous allons ainsi détailler les différents contacts entre l’ARNt initiateur au sein du site P du ribosome et la sous-unité 30S — essentiellement l’ARN 16S, mais aussi quelques protéines de la petite sous-unité (pour des revues abordant la structure du site P [450, 451]).
9.3.1
Les interactions au niveau du site P
Avec l’ARNr 16S
Lorsque la structure cristalline à 7.8 Å du ribosome 70S de T. thermophilus a été résolue, en complexe avec une tige-boucle anticodon au sein du site P de la sous-unité 30S [452], les contacts entre le ribosome et la tige-boucle anticodon de l’ARNt ont été vus pour la première fois. Trois zones de contacts ont été ob- servées entre l’ARNtMet
f et l’ARNr 16S auxquelles viennent s’ajouter d’autres contacts additionnels au niveau de la zone d’interaction codon–anticodon. De- puis, la résolution de structures de ribosomes — en complexe avec l’ARNm, des ARNt entiers ou des tiges-boucles anticodon — à des résolutions sans cesse améliorées [46, 47, 453–455], a permis d’identifier ces contacts et d’en donner une représentation plus précise. Ceux-ci sont présentés à la Figure 9.4.
Les trois zones de contact entre l’ARNtMet
f et l’ARNr 16S sont les suivantes : – Les bases G1338 et A1339 qui forment des interactions dans le petit
sillon de l’ARNtMet
f avec respectivement les paires de bases G29 C41 et G30 C40.
– La chaîne ribose-phosphate du nucléotide A790 qui interagit avec la tige anticodon de l’ARNtMet
f au niveau des nucléotides A38 et C39.
– La chaîne ribose-phosphate des nucléotides A1229 et C1230, qui interagit avec la chaîne ribose-phosphate de l’ARNtMet
f au niveau des G30et G31.2 Les contacts additionnels au niveau de l’interaction codon–anticodon im- pliquent six nucléotides dont quatre d’entre eux présentent des modifications post-transcriptionnelles. Ces modifications sont toutes des méthylations qui 2. Dans un souci de clarté, les nucléotides A1229 et C1230 n’ont pas été représentés sur la Figure 9.4.
9.3. L’ARNt initiateur au sein du site P du ribosome 149 ont lieu sur la base ou le ribose. Les nucléotides qui interviennent au niveau de la zone d’interaction codon–anticodon sont les suivants :
– Les nucléotides m5C1400 et m2
2G966, sur lesquels viennent s’empiler res- pectivement la base et le ribose du C34 de l’anticodon.
– Les nucléotides m4Cm1402 et C1403, qui interagissent par l’intermédiaire de leur groupement amino avec le groupement phosphate du nucléotide G3 de l’ARNm.
– Le nucléotide m3U1498, qui vient en contact avec la chaîne ribose-phosphate des nucléotides A1 et U2 du codon de l’ARNm.
– Le nucléotide G926, dont les positions N1 et N2 sont en liaison hydrogène avec le phosphate du nucléotide A1 du codon de l’ARNm.3
ARNt f Met S9 ARNr 16S G1338 A1339 A790 ARNm m G966 m C1400 A1 U2 G3 C34 A35 U36 S13 2 2 5 m U14983 C1403 m Cm14024
Figure 9.4 – Interactions au sein du site P du ribosome
La tige-boucle anticodon de l’ARNtMet
f (residus 28–42) est en bleu foncé. L’ARNr 16S
est en jaune, et les nucléotides de l’ARNr 16S directement en contact avec l’ARNtMet f
ou avec l’ARNm sont en rouge. Le codon de l’ARNm (A1U2G3) est en bleu clair.
Les protéines ribosomales S9 et S13 en contact avec l’ARNtMet
f sont en gris. Pour ne
pas surcharger la figure, les nucléotides A1229, C1230 et G926 de l’ARNr 16S n’ont pas été représentés (se reporter au texte pour une description précise des contacts qu’ils effectuent). Les coordonnées du site P et de l’ARNtMet
f correspondent à celle
du ribosome 70S de T. thermophilus à 2.8 Å de résolution (PDB code 2J00) [47].
Avec les protéines S9 et S13
Deux protéines de la petite sous-unité ribosomique sont retrouvées à proxi- mité de l’ARNt fixé au site P. Il s’agit des protéines S9 et S13, et plus parti- culièrement de leur extension C-terminale. Ces deux protéines ont toutes les deux des longues extensions C-terminales qui viennent se loger au niveau du site P de la sous-unité 30S. Ces extensions contiennent des résidus basiques lysines et arginines qui peuvent interagir avec les phosphates de l’ARNt.
Cependant, le rôle de ces protéines dans le fonctionnement du site P semble secondaire, puisque lorsque les extensions C-terminales des deux protéines S9 et S13 sont clivées, les ribosomes restent fonctionnels [456]. Ces extensions C- terminales aident cependant dans une certaine mesure à la fixation des ARNt au site P, puisque leur délétion affecte la vitesse de croissance des mutants correspondants.
9.3.2
Une préférence pour les ARNt initiateurs au sein
du site P
La sélection du fMet-ARNtMet
f en tant qu’ARNt initiateur s’explique en
partie par les interactions au sein du site P entre les nucléotides G1338 et A1339 et les paires G29 C41 et G30 C40 de la tige anticodon. En effet, les nu- cléotides G1338 et A1339 effectuent des interactions dites A-mineur (A-minor interaction) [457] dans le petit sillon de la tige anticodon. Plus précisement, le nucléotide A1339 effectue une interaction A-mineur de type I avec la paire G30 C40 (Figure 9.5 A) et le nucléotide G1338, une interaction A-mineur de type II avec la paire G29 C41 (Figure 9.5 B).
G30 C40 A1339 G29 C41 G1338
A
B
x xFigure 9.5 – Interaction de type A-mineur avec la tige anticodon de
l’ARNtMet
f au sein du site P
A: Interaction A-mineur de type I. Les croix x indiquent que les distances sont trop grandes pour former les liaisons hydrogènes trouvées typiquement dans ce motif. B : Interaction A-mineur de type II. Les bases correspondent à la structure du ribosome 70S de T. thermophilus (PDB code 2J00) [47].
9.4. La sélection IF3-dépendante de l’ARNt initiateur 151