Les Peptidyl-ARNt hydrolases

Il existe d’autres systèmes de déblocage de la traduction, comme par exemple les Peptidyl-ARNt-hydrolase ou Pth. Ces Pth sont des estérases, qui ont pour fonction de couper le lien ester entre l’extrémité C-terminale d’un peptide et le 2’ ou 3’-hydroxyl du ribose de l’extrémité de l’ARNt. Ce clivage permet de libérer à la fois le peptide et l’ARNt : le peptide sera dégradé et l’ARNt recyclé (Cuzin et al., 1967 ; Kössel & RajBhandary, 1968 ; Figure 22). Les Pth sont également capables de cliver un lien amide entre un peptide et le groupe 3’-amino d’un ribose modifié porté par un ARNt synthétique (Jost & Bock, 1969), mais ne peuvent pas agir sur un peptidyl-ARNt lié au ribosome associé (70S) (Vogel et al., 1971). Des liens entre les Pth et la petite sous-unité du ribosome ont été mis en évidence (Kössel, 1970) même si leur signification fonctionnelle reste actuellement incomprise.

Figure 23 : Interactions génétiques entre divers facteurs et la Peptidyl-ARNt hydrolase bactérienne (Pth) Certains facteurs sont capables d’activer (+) ou réprimer (-) l’activité de Pth.  représente une suppression en copies multiples. D’après Das & Varshney (2006).

a. Peptidyl tRNA hydrolases bactériennes

Chez les bactéries et les archées, on trouve un seul facteur Pth, nommé respectivement Pth et Pth2. Les données structurales permettent de mieux comprendre le mécanisme d’action des Pth et les différences entre le Pth bactérien et le Pth2 archéen. En effet les structures de Pth et Pth2 sont très différentes même si leurs fonctions restent très similaires, de plus Pth fonctionnerait de façon monomérique alors que Pth2 fonctionnerait de façon dimérique (Rosas-Sandoval et al., 2002).

Des études menées chez E. coli, montrent que les Pth semblent avoir une certaine spécificité de substrats. Par exemple, un facteur Pth ne peut pas cliver le lien ester d’un fMet

ARNt qui est l’aa-ARNt initiateur, la principale hypothèse étant de préserver cet aa-ARNt initiateur et donc d’éviter de trop perturber l’initiation de la traduction (pour revue Das & Varshney, 2006). Les Pth ont leur activité maximale sur des peptidyl-ARNt d’un minimum de 3 ou 4 acides aminés (Dutka et al., 1993). Des études ont également pu mettre en évidence que certains facteurs impliqués dans la traduction comme RelA, RRF, RF3, IF1, IF2 et IF3 activent le relargage du peptidyl-ARNt qui sera par la suite clivé par le facteur Pth (pour revue Das & Varshney, 2006 ; Figure 23). Chez E. coli, une surproduction de Pth entraîne une déplétion du pool d’aa-ARNt dans la cellule ainsi qu’un arrêt de la traduction (Das & Varshney 2006), et une déplétion du facteur Pth est létale (Menninger, 1979). Dans ce dernier cas les cellules manquent d’ARNt essentiels comme l’ARNtLys

qui est limitant et est majoritairement séquestré sous forme de peptidyl-ARNt (Heurgué-Hamard et al., 1996). Une surexpression du gène de l’ARNt synthétase lysine permet ainsi de mieux tolérer l’absence de Pth. En utilisant une souche d’E. coli portant une mutation thermosensible de Pth, il a aussi été montré qu’une surproduction de l’ARNtm permet de mieux tolérer le défaut de Pth à température restrictive (Singh & Varshney, 2004).

b. Peptidyl tRNA hydrolases de levures et de l’homme

Chez les eucaryotes, il existe plusieurs facteurs Pth. Pth1 est l’homologue du Pth

Les facteurs Pth3 et Pth4 de S. cerevisiae n’ont pas été étudiés. Ils ont la particularité, de possèder tous les deux un motif GGQ qu’on retrouve également chez le facteur de terminaison de classe I de la traduction mitochondriale Mrf1 et dans les équivalents humains ou de S. pombe (Voir résultats, article 1 Figure 1). Ce motif GGQ est impliqué chez Mrf1 dans le clivage du lien entre le peptide et l’ARNt, permettant en fin de traduction de libérer le peptide terminé. bactérien et Pth2 est l’homologue du Pth2 archéen, alors que Pth3 et Pth4 sont spécifiques aux eucaryotes. Tous ces facteurs pourraient être mitochondriaux selon la base de données Uniprot (www.uniprot.org). Cependant chez S. cerevisiae, une double délétion des gènes PTH1 et PTH2 n’affecte pas la croissance, que ce soit sur milieu fermentescible ou non fermentescible (Rosas-Sandoval et al., 2002), ces gènes ne sont donc essentiels ni pour la respiration ni pour la vie cellulaire. D’autres travaux mettent en évidence que Pth2 de S. cerevisiae joue un rôle dans la dégradation des protéines en interagissant avec des Ubiquitine-ligases (Ishii et al., 2006).

Figure 24 : Structure de la protéine Pth humaine ICT1. Le motif GGQ

serait impliqué dans le clivage du lien entre ARNt et peptide. D’après Handa

reconnaissance du codon stop, ils pourraient donc jouer un rôle de facteurs de terminaison indépendants d’un codon stop. C12orf65, l’homologue humain de Pth3 de levure, joue un rôle dans la traduction mitochondriale, car des fibroblastes de patients mutés pour cette protéine présentent également un défaut de traduction mitochondriale. Bien que C12orf65 n’ait pas d’activité peptidyl tRNA hydrolase in vitro en système hétérologue (ribosome de E. coli), il pourrait participer in vivo au recyclage des peptidyl-ARNt abortifs relargués par le ribosome durant la phase d’élongation de la traduction mitochondriale (Antonicka et al., 2010). ICT1 (Immature colon Carcinoma Transcript 1) (Figure 24) qui est l’homologue humain du Pth4 de levure, a été tout d’abord rapporté comme étant dérégulé précocement dans les cas de cancer du côlon. Il a été par la suite montré que contrairement à C12orf65, il a une activité de peptidyl-ARNt hydrolase et qu’il serait même un composant de la grande sous-unité du ribosome humain (Richter et al., 2010).

Phe Val Leu Ile Gln Met Trp Ala Asn Cys Tyr Ser Asp Lys Gly Arg ^His Glu Thr ^Pro ARNr 12S ARNr 16S Complexe I Complexe IV Complexe III Complexe V Complexes respiratoires ARNr ARNt D-Loop