Les MRPs et les SALPs, des homologues structuraux des Whirlies

Les kinétoplastidés forment un ordre de protistes qui comprend plusieurs membres responsables de maladies humaines comme la maladie du sommeil causée par plusieurs espèces de trypanosomes (revue dans (272)). Une caractéristique remarquable et conservée chez les kinétoplastidés est le processus d’édition très complexe impliqué dans la maturation des ARNs mitochondriaux de ces organismes. Ce processus permet l’insertion et la délétion de nombreux nucléotides uridines dans au moins douze des dix-huit pré- ARNs mitochondriaux du kinétoplastidé Trypanosoma brucei permettant ainsi à ces transcrits d’être traduits adéquatement. Un cas très extrême d’édition est celui du transcrit de la cytochrome C oxydase III de T. brucei dans lequel 547 Us sont ajoutés et 41 sont délétés pour finalement produire l’ARN mature (273). L’édition chez les trypanosomes est dirigée par de petits ARNs de 50-70 nucléotides qu’on appelle les ARNs-guides (gARNs) et qui spécifient les endroits où la machinerie d’édition doit insérer ou déléter des Us dans les pré-ARNs. Les gARNs contiennent à leur extrémité 5’ une tige-boucle ancre (I) qui leur permet de s’apparier par complémentarité au pré-ARN en 3’ du site à éditer. Dans les gARNs, on retrouve également une autre tige-boucle (II) qui contient l’information nécessaire au processus d’édition et qui est complémentaire à la séquence d’ADN édité. Les gARNs se terminent par une queue poly-U qui pourrait aider à stabiliser le complexe en

interagissant avec les régions riches en purines souvent retrouvées en amont du site d’édition sur les pré-mARNs (revue dans (274)).

En plus du complexe éditosome qui contient 15-20 protéines et qui est en charge des processus enzymatiques requis pour l’édition, plusieurs protéines accessoires sont nécessaires pour le bon déroulement de la maturation des ARNs mitochondriaux. Le complexe MRP fait partie de celles-ci. MRP1 est une protéine basique qui a d’abord été identifiée par pontage aux rayons UV avec des gARNs (275). Elle est capable de faciliter l’hybridation des gARNs avec leur pré-ARN complémentaire (276). Cette étude a proposé la présence de deux domaines différents de liaison de l’ARN sur MRP1, un premier capable d’accommoder la tige-boucle II et un second capable d’exposer la tige-boucle I ancre pour favoriser son hybridation au pré-ARN. Il a par la suite été montré que MRP1 s’associe in vivo avec MRP2 et que chacune de ces protéines est nécessaire pour la stabilité de l’autre (277). Le complexe MRP1/2 ne semble pas absolument requis pour l’édition mais son abolition entraîne des défauts dans l’édition de certains ARNs et une diminution des niveaux d’autres ARNs qui ne sont jamais édités, suggérant des rôles supplémentaires pour ce complexe in vivo.

Bien que MRP1 et MRP2 n’aient aucune similarité de séquence avec les Whirlies, des études cristallographiques ont montré que ces protéines pouvaient s’assembler en hétérotétramères et que chaque protomère adopte un repliement très semblable à celui des Whirlies (β−β−β−β−α−β−β−β−β−α) (278) (Figure 9). De plus, bien que MRP1 et MRP2 possèdent seulement 18 % d’identité entre elles, elles adoptent tout de même un repliement quasi-identique. Par ailleurs, l’arrangement tétramérique du complexe MRP1/2 a été confirmé par observation en microscopie électronique de complexes purifiés directement de T. brucei (279). Le complexe MRP1/2 lie l’ARN principalement par des interactions électrostatiques et avec une faible spécificité de séquence. En accord avec les prédictions issues d’études in vitro sur la protéine MRP1, la résolution de la structure de MRP1/2 en complexe avec un gARN montre que la tige-boucle II est associée à la surface basique des feuillets β de MRP2 tandis que la tige-boucle I contenant la région d’ancrage du gARN est

liée à la surface basique des feuillets β de MRP1 et est déstabilisée, exposant ses bases au solvant (276, 278). Ceci suggère un mécanisme pour expliquer le rôle de MRP1/2 dans la promotion de l’hybridation du gARN avec son pré-ARN dans lequel le complexe représente une plateforme pour exposer les régions complémentaires des gARNs. Cependant, comme l’affinité de MRP1/2 pour le gARN est très semblable à celle pour le pré-ARN, le modèle actuel propose que la liaison de ces deux types d’ARN à la région basique du complexe favoriserait leur exposition à l’ARN complémentaire (279). Une comparaison des résidus se liant à l’ARN dans le complexe MRP1/2 aux résidus situés à des positions similaires dans StWhy1 suggère que le mécanisme de liaison à l’ADNsb des Whirlies de plantes est probablement différent. En effet, chez les Whirlies de plantes ces résidus sont plutôt aromatiques et hybrophobes tandis qu’ils sont basiques chez MRP1/2. La conservation de la structure Whirly suggère cependant que ce type de repliement est particulièrement approprié pour la liaison d’acides nucléiques de manière séquence- indépendante.

Le repliement caractéristique des Whirlies a également été retrouvé très récemment chez les protéines SSGA-like (SALPs), impliquées dans la sporulation chez les actinomycètes du genre Streptomyces. Ces protéines ne possédent pas de similarité de séquence avec les Whirlies de plantes mais sont assemblées sous forme homotrimériques et chaque protomère adopte une conformation semblable aux Whirlies (β−β−β−β−α−β−β−β−β−α) (Figure 9). Cette similarité structurale est cependant plus faible que celle observée entre les Whirlies et le complexe MRP1/2. Dans ce cas, comme SsgB ne semble pas interagir avec l’ADN génomique et que le caractère électronégatif des feuillets β est quelque peu incompatible avec un rôle dans la liaison des acides nucléiques, cette surface a plutôt été proposée comme étant une plateforme pour des interactions protéines-protéines encore inconnues (280). Cette nouvelle découverte vient souligner la flexibilité fonctionnelle du repliement Whirly.

A

B

C

Figure 9. Homologues structuraux des Whirlies. A. Représentation tridimendionnelle d’un homotétramère de StWhy1 de Solanum

tuberosum. B. Représentation tridimensionnelle d’un hétérotétramère du complexe MRP1/2 de Trypanosoma brucei. C. Représentation

tridimensionnelle d’un homotrimère de SsgB de Thermobifida fusca. Les brins β sont representés en jaune, les hélices α en rouge et les boucles en vert (Figure adaptée de (255, 278, 280)).