Le complexe TRAMP

Découvert pour la première fois chez la levure S. cerevisiae, le complexe TRAMP est

un complexe trimèrique composé chez celle-ci de l’hélicase à ARN Mtr4, des poly(A)

polymérases non-canoniques Trf4 ou Trf5 ainsi que des protéines à doigts de zinc Air1 ou

Air2. Chez S. cerevisiae on distingue deux complexes, TRAMP4 et TRAMP5 contenant

respectivement Trf4 et Trf5 (LaCava et al., 2005). TRAMP4 est présent surtout dans le

nucléoplasme tandis que TRAMP5 est principalement localisé dans le nucléole (Anderson

and Wang, 2009).

Chez la levure S. pombe, le complexe TRAMP est composé de Mtr4, Air1 et Cid14. La

protéine Cid14 est l'homologue de Trf4. Chez l’Homme, bien que l‘existence du complexe

TRAMP soit sujet à débat, un complexe TRAMP-like composé de Mtr4, PAPD5 et ZCCHC7 est

présent et assiste l’exosome de manière similaire au complexe TRAMP (Fig 13, Sudo et al.,

2016).

TRAMP va assister l’exosome dans ses fonctions de maturation des ARN

ribosomiques et dans la surveillance des ARN cryptiques (de la Cruz et al., 1998; LaCava et

al., 2005; Liang et al., 1996).

2.1.1. Les poly(A) polymérases : Cid14/Trf4 et Trf5

Les ARNm après transcription sont polyadénylés à leur extrémité 3’ afin de les

stabiliser et de permettre leur export dans le cytoplasme nécessaire pour leur traduction.

Cette polyadénylation est réalisée par la polymérase canonique PAP (Poly(A) Polymerase)

également conservée chez tous les eucaryotes étudiés. Les études effectuées sur TRAMP ont

permis de mettre en évidence que la polyadénylation des ARN est aussi importante pour

leur dégradation.

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Les ARN cibles de l’exosome sont polyadénylés avec une queue poly(A) courte, de 3-4

adénines. Pour se faire TRAMP utilise une poly(A) polymérase non canonique, Trf4 ou Trf5

chez la levure S. cerevisiae. (Vaňáčová et al., 2005).

Cette queue poly(A) de 3-4 adénines ajoutée en 3’ des cibles de TRAMP va servir

d’accroche pour l’hélicase Mtr4 qui va ensuite faire passer l’ARN dans le tunnel central de

l’exosome accédant ainsi à la sous-unité catalytique Dis3/Rrp44 (Jia et al., 2011, Fig 11).

Chez S. pombe et chez l’Homme, Cid14/hTrf4 vont elles aussi permettre la

polyadénylation des ARN cibles de l’exosome (Win et al., 2006).

2.1.2. L’hélicase à ARN : Mtr4

Mtr4 est la sous-unité la plus conservée au sein du complexe TRAMP. C’est une

protéine de la famille des ARN hélicases à motif DEVH box, ATP dépendantes, requises pour

l’activité de l’exosome (de la Cruz et al., 1998).

Il a été montré chez S. cerevisiae que Mtr4 utilise sa fonction ARN hélicase pour

dérouler l’ARN et permettre son passage sous forme ARN simple brin dans le canal central

de l’exosome (Fig 12, Makino et al., 2015). Contrairement aux autres sous-unités de TRAMP,

Mtr4 est essentielle pour la cellule, suggérant qu’elle possède des fonctions indépendantes

de ce complexe. Il est notamment connu que Mtr4 agit indépendamment de TRAMP pour la

maturation des ARNr 5.8S (de la Cruz et al., 1998; van Hoof et al., 2000; Jackson et al., 2010;

Kadaba et al., 2006). En accord avec ces données, il a été montré que Mtr4 est présent en

excès dans le noyau en comparaison des autres sous-unités de TRAMP (LaCava et al., 2005).

Mtr4 possède un domaine « Arch » formant un « bras » pouvant rediriger l’ARN qui

passe dans le cœur de l’exosome pour être dégradé par Dis3, vers le site catalytique de Rrp6.

Grâce à cela, les ARNr 7S sont maturés en ARNr 3.8S+30 par Dis3, puis redirigés à Rrp6 pour

obtenir l’ARNr 3.8S mature. Ce processus est ATP-dépendant, et l’ATP est hydrolysé au

niveau du domaine ATPase de Mtr4 (Fig 12, Jackson et al., 2010; Taylor et al., 2014).

Il a aussi été montré que Mtr4 est capable de moduler l’activité de Cid14/Trf4. En

effet, Mtr4 détecte le nombre d’adénines ajoutées par Cid14/Trf4 ou Trf5 et lorsque cette

queue poly(A) atteint environ 4-5 adénines il désassemble TRAMP, libère l’ARN et par

conséquent stoppe l’activité de la poly(A) polymérase (Jia et al., 2011).

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Figure 12 : Le domaine Arch de Mtr4 permet de rediriger l’ARN de Dis3 à Rrp6 (d’après Schmidt and

Butler, 2013). L’hydrolyse d’ATP par Mtr4 modifie la structure de son domaine Arch ce qui permet de

rediriger l'ARN cible d'un nucléase (Dis3) à une autre (Rrp6). Il n’est encore pas clair si Mtr4 agit seul

ou au sein de TRAMP pour ce mécanisme.

Chez la levure S. pombe, il existe deux homologues de Mtr4 : le premier appelé Mtr4

est présent au sein du complexe TRAMP de la même manière que chez S. cerevisiae, tandis

que le second homologue appelé Mtl1 (Mtr4-like protein 1) est associé au complexe

MTREC/NURS (Mtl1-Red1 Core/Nuclear RNA Silencgin) (Egan et al., 2014; Lee et al., 2013).

Chez l’Homme, on retrouve Mtr4 au sein du complexe TRAMP-like qui agit dans le nucléole

pour la maturation des ARNr. Mtr4 est aussi associé à un autre complexe nucléaire, appelé

NEXT ( Nuclear EXosome Targeting) (Lubas et al., 2011, 2015, Fig 13A).

2.1.3. Les protéines à doigts de Zinc : Air1/Air2

Chez cerevisiae, Air1 et Air2 possèdent un domaine de liaison de l’ARN absolument

essentiel à la fixation de TRAMP à ces cibles. En effet, malgré sa forte similarité avec la

poly(A) polymérase canonique Pap1 au niveau du domaine catalytique, Trf4 ne possède pas

de domaine de liaison à l’ARN. Son association avec les protéines de liaison à l’ARN Air1 ou

Air2 est donc nécessaire à la stabilisation de TRAMP aux ARN (Holub et al., 2012; Vaňáčová

et al., 2005). Il a été montré que Trf4 s’associe préférentiellement à Air2, tandis que Trf5 ne

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s’associe qu’avec Air1 (Houseley and Tollervey, 2006). Air1 et Air2 contiennent cinq

domaines à doigts de zinc de type CCHC leur permettant de fixer les ARN cibles de TRAMP.

Chez la levure S. pombe et chez l’Homme, Air2 ainsi que Trf5 ne sont pas conservés,

on ne retrouve donc que la version de TRAMP contenant Air1 (ZCCHC7 chez l’Homme) et

Trf4.

Figure 13 : Fonction de Mtr4 au sein du complexe TRAMP et NEXT chez l’Homme (d’après Lubas et

al., 2011). A)Le complexe TRAMP, composé de hTrf4, Zcchc7 et Mtr4, va assister l’exosome dans la

maturation des ARNr au sein du nucléole. B) le complexe NEXT, composé de Rbm7, Zcchc8 et Mtr4,

assiste l’exosome pour la dégradation des ARN non-codants PROMPTs. Ces ncRNAs PROMPTs sont de

petits ARN non-codants produits en antisens des régions promotrices des gènes, juste en amont du

site de démarrage de la transcription (TSS : Transcription Start Site)

Chez la levure S. pombe et chez l’Homme, le complexe TRAMP possède les mêmes

fonctions que chez S. cerevisiae dans la maturation/dégradation des ARNr, des ARNt, et des

petits ARN nucléaires (snRNAs). Cependant chez S. pombe, Mtl1, le deuxième homologue de

Mtr4, va agir au sein du complexe MTREC/NURS dans la surveillance des ARN non-codants

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(Egan et al., 2014; Lee et al., 2013). Chez l’Homme, bien qu’il n’y ait qu’un seul homologue

de Mtr4, celui-ci est présent au sein du complexe TRAMP et du complexe NEXT, qui va agir

tout comme MTREC/NURS dans la surveillance d’un grand nombre d’ARN non-codants, dont

les PROMPTs (PROMoter uPstream Transcripts) des transcrits instables produits antisens des

promoteurs de gènes. A l’image de TRAMP4 et TRAMP5 qui ont des localisations

subnucléaires différentes, on retrouve un enrichissement de TRAMP au sein du nucléole

alors que NEXT est quant à lui enrichi dans le nucléoplasme (Lubas et al., 2011, Fig 13B). Les

complexes METREC/NURS chez S. pombe, et NEXT chez l’homme seront détaillé un peu plus

loin dans ce chapitre.

Dans le document Contrôle de la différenciation sexuelle de la levure Schizosaccharomyces pombe par un ARN non-codant et la protéine de liaison à l’ARN Mmi1 (Page 58-62)