Les snoRNP à boîtes C/D guidant les 2’-O-méthylations

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à modifier (Fig. 6). De plus, une distance de 14 à 16 nucléotides entre l’uridine cible et les boîtes H ou ACA est également importante et conservée (Ganot et al, 1997 ; Ni et al, 1997). La présence de 2 structures en tige boucle au sein de chaque snoRNP à boîtes H/ACA leur permet donc de catalyser 2 pseudouridylations par ARN cible. La protéine responsable de la réaction est la pseudouridine synthase Cbf5 (aussi appelée dyskérine chez l’humain et aCbf5 chez les archées). Les autres composants des snoRNP à boîtes H/ACA sont les protéines Nhp2 (L7Ae chez les archées), Nop10 (aNop10 chez les archées) et Gar1 (aGar1 chez les archées), toutes spécifiquement localisées dans le nucléole (Fig. 6) (Girard et al, 1992 ; Henras et al, 1998 ; Pogacic et al, 2000 ; Wang & Meier, 2004). La déplétion d’une des protéines cœur empêche la pseudouridylation des pré-ARNr (Bousquet-Antonelli et al, 1997 ; Henras et al, 1998 ; Lafontaine et al, 1998), et mise à part Gar1, ces protéines sont essentielles et nécessaires à la stabilité des snoARN à boîtes H/ACA chez la levure (Bousquet-Antonelli et al, 1997, Henras et al, 1998, Lafontaine et al, 1998, Watkins

et al, 1998, Dez et al, 2001). La structure tridimensionnelle de snoRNP à boîtes H/ACA n’a pas encore été résolue chez la levure, mais des structures de sRNP actives catalytiquement chez les archées sont disponibles, pouvant servir de modèle (Li & Ye, 2006 ; Wu & Feigon, 2007 ; Duan et al, 2009 ; Liang et al, 2009 ; Hamma & Ferre-D’Amare, 2010 ; Zhou et al, 2011). Par ailleurs, les travaux mécanistiques réalisés chez les archaea par notre laboratoire et d’autres équipes ont permis de progresser dans la connaissance des interrelations entre protéines au sein des particules H/ACA, de leur spécificité d’action et des mécanismes catalytiques (Charpentier et al, 2007 ; Fourmann et al, 2013 ; Muller et al, 2007).

Les snoRNP à boîtes H/ACA jouent un rôle primordial dans les modifications des pré-ARNr, mais certaines particules ont également d’autres rôles dans la biogenèse des ribosomes. 

I.2.

Les snoRNP à boîtes C/D guidant les 2’-O-méthylations

Chez les eucaryotes, les snoRNP à boîtes C/D sont responsables des réactions de 2’-O-méthylation au niveau des ARNr. La réaction de 2’-O-méthylation consiste en l’ajout d’un groupement méthyle en position 2’ du ribose du nucléotide au niveau de

Introduction

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la fonction hydroxyle (Fig. 7). Ce groupement méthyle provient du cofacteur SAM (S-Adenosyl Méthionine).

Tout comme les snoRNP à boîtes H/ACA, les snoRNP à boîtes C/D sont nucléolaires et sont composées d’un snoARN associé à 4 protéines cœur spécifiques conservées, retrouvées dans toutes les particules. Le snoARN à boîtes C/D, donnant ainsi son nom aux snoRNP à boîtes C/D, comporte 2 couples de boîtes C/D conservées : C/D et C’/D’ (Fig. 7). La boîte C (5’ – RUGAUGA – 3’) est localisée à l’extrémité 5’ du snoARN tandis que la boîte D (5’ – CUGA – 3’) est localisée à l’extrémité 3’. Le second motif C’/D’ est conservé et trouvé dans la majorité des snoARN mais dans certains snoARN il est dégénéré (Henras et al, 2004). Ces motifs s’arrangent en une structure en K-turn, permettant l’association de protéines spécifiques (Vidovic et al, 2000 ; Watkins et al, 2000, Marmier-Gourrier et al, 2003, Moore et al, 2004). Les ARN cibles s’associent par complémentarité avec le snoARN guide afin que le 5^ème nucléotide en amont de la boîte D ou D’ (lorsqu’elle est fonctionnelle) soit modifié (Fig. 7). Chaque snoARN à boîtes C/D peut ainsi catalyser jusqu’à 2 réactions de méthylation, selon que le second couple C’/D’ est fonctionnel ou non (Kiss-Laszlo et al, 1996, Nicoloso et al, 1996) (pour revues, Maden et al, 1996, Tollervey et al, 1996). Chez les eucaryotes, les 4 protéines cœur spécifiques des snoRNP à boîtes C/D sont les protéines Nop1 (ou fibrillarine chez l’humain et aNop1 chez les archées), Snu13 (15.5K chez l’humain et L7Ae chez les archées), Nop56 et Nop58 (NOP56 et NOP58 chez l’humain et Nop5 chez les archées) (Fig.

7). Ces protéines sont toutes importantes pour la localisation nucléolaire de la particule (Verheggen et al, 2001), tandis que seules Snu13 (Watkins et al, 2000) et Nop58 (Lafontaine et al, 1999) sont requises pour la stabilité de l’ensemble des snoARN à boîtes C/D. La protéine Nop1 quant à elle n’est indispensable que pour la stabilité d’un sous-ensemble particulier de snoARN. La méthyltransférase Nop1 est responsable de la réaction de méthylation avec le co-facteur SAM (Signh et al, 2008), et sa déplétion ou sa mutation bloquent la méthylation des ARN cibles (Tollervey et al, 1991, 1993). La protéine Snu13 reconnaît quant à elle spécifiquement le motif en K-turn, permettant le recrutement des autres protéines cœur (Watkins et al, 2000 ; Marmier-Gourier et al, 2003 ; Rothé et al, 2014).

Tout comme les snoRNP à boîtes H/ACA, il n’existe pas de structures tridimensionnelles établies pour les snoRNP à boîtes C/D entière de levure,

Figure 7 : Formation des résidus 2’-O-méthylés et représentation de la structure 2D d’une snoRNP à boîtes C/D.

A. La 2’-O-méthylation correspond à l’ajout d’un groupement méthyl au niveau de la fonction hydroxyl

(représentée en orange) du ribose des nucléotides. Cette modification nécessite l’intervention du co-facteur SAM (S-Adénosyl Méthionine), jouant le rôle de donneur de méthyl. B. Représentation

schématique d’une snoRNP à boîtes C/D. Cette particule est composée d’un snoARN à boîtes C/D (représenté en noir) et des 4 protéines « cœur », Snu13, Nop1, Nop56 et Nop58 (représentées en différentes teintes de gris). Le snoARN contient deux motifs, C/D et C’/D’, composés des boîtes C, C’, D, D’ (représentées en vert foncé ou clair), qui s’organisent en K-turn, permettant le recrutement des protéines cœur. Les particules C/D sont responsables de la 2’-O-méthylation (représentée en orange) au sein des pré-ARNr. Pour ce faire le snoARN, jouant le rôle de guide, s’apparie avec l’ARN cible (représenté en rouge) par complémentarité de séquences et la protéine Nop1 catalyse la réaction au niveau du 5ème nucléotide apparié en amont des boîtes D et D’.

A.

Introduction

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seulement une structure d’une partie de ses composants (Ye et al, 2009). Cependant, chez les archées, des structures de sRNP actives enzymatiquement ont été obtenues par cristallographie et microscopie électronique (Bleichert et al, 2009 ; Bleichert & Baserga, 2010 ; Xue et al, 2010 (mol cell) ; Lin et al, 2011 ; Bower-Phipps

et al, 2012). Par ailleurs, notre équipe a produit un modèle de structure 3D de complexe formé autour d’une boîte C/D (Bizarro et al, 2014).

A l’image des snoRNP à boîtes H/ACA, les snoRNP à boîtes C/D jouent également un rôle essentiel dans les modifications des pré-ARNr. De plus, certaines particules, notamment la snoRNP U3, possèdent également d’autres rôles dans la biogenèse des ribosomes.