Le snoARN U3

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III. La snoRNP U3

La snoRNP U3 appartient à la famille des snoRNP à boîtes C/D. Elle est ainsi constituée d’un snoARN à boîtes C/D, le snoARN U3, et des 4 protéines cœurs canoniques des snoRNP à boîtes C/D, les protéines Snu13, Nop1, Nop56 et Nop58. La snoRNP U3 est néanmoins une snoRNP à boîtes C/D particulière puisqu’elle n’est pas impliquée dans des événements de 2’-O-méthylation comme la plupart des snoRNP de cette famille, mais est impliquée dans les événements de clivages précoces A0, A1 et A2 nécessaires à la formation de l’ARNr 18S, et donc à la production de la petite sous-unité ribosomique 40S. Cette différence est possible grâce à certaines caractéristiques structurales et fonctionnelles propres, en particulier un domaine supplémentaire à l’extrémité 5’ du snoARN, ou encore la présence d’une protéine spécifique, la protéine Rrp9 (Ségault et al, 1992 ; Watkins et

al, 2000 ; Venema et al, 2000 ; Granneman et al, 2009 ; Zhang et al, 2013).  

III.1.

Le snoARN U3

Le snoARN U3 a été découvert en 1968 lors d’une étude sur les petits ARN présents dans les cellules animales (Hodnett & Busch, 1968). C’est l’un des premiers snoARN à avoir été identifié, notamment de par sa grande abondance dans la cellule. Son rôle précis dans la biogenèse des ribosomes est longtemps resté incertain. Ce n’est qu’au cours des années 1970-1980 que, vue sa fixation aux ribosomes en formation, un rôle dans la maturation des pré-ARNr a été proposé puis démontré (Prestayko 1970, Zieve & Penman 1976, Epstein 1984). Ces données ont été confirmées, par l’identification de la formation d’hélices avec le pré-ARnr 35S par des expériences de pontage chimique ou la génération de mutants (Beltrame & Tollervey, 1992, 1995 ; Hughes et al, 1994 ; Mereau et al, 1997 ; Borovjagin & Gerbi 2001 ; Dutca et al, 2011 ; Marmier-Gourrier et al, 2011).

L’absence du snoARN U3 entraine un défaut de clivage aux sites A0, A1 et A2 et donc un arrêt de la maturation du pré-ARNr 35S en ARNr 18S, corrélé à une abolition de la formation de la petite sous-unité ribosomique 40S et à la mort cellulaire. Au sein de la particule, le snoARN possède donc une importance capitale. Le snoARN U3 est conservé dans l’évolution et a été identifié chez tous les eucaryotes (Marz & Stadler, 2009 ; Charrette & Gray, 2009). Le nombre de copies de

Introduction

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gène U3 n’est par contre pas conservé. Par exemple, chez certains vertébrés, comme Xenopus laevis, il existe entre 14 et 20 copies de gènes actifs par génome (Savino et al, 1992), au moins 7 copies actives chez l’homme, additionnées d’un très grand nombre de pseudogènes (une centaine) (Suh et al, 1986, 1991 ; Mazan & Bachellerie 1988 ) et au moins 3 chez la souris ou le rat (Mazan & Bachellerie 1988 ; Myslinski et al, 1990 ; Suh et al, 1991 ; Bernstein et al, 1983 ; Reddy et al, 1985). Chez les levures, on observe une grande variabilité de ce nombre de gènes : 2 chez

Saccharomyces cerevisiae (Hughes et al, 1987 ; Myslinski et al, 1992 ; Marmier-Gourrier et al, 2003), 2 chez Saccharomyces Pombe (Porter et al, 1988 ; Selinger et

al, 1992), 12 chez Saccharomyces florentinus (Fournier et al, 1997) et une seule copie chez d’autres levures (Marmier-Gourrier et al, 2003). Les deux copies de gènes actifs chez Saccharomyces cerevisiae sont exprimées par les gènes SNR17A (U3A) et SNR17B (U3B) (Hughes et al, 1987 ; Myslinski et al, 1992). Ces deux formes de snoARN U3 présentant un degré élevé de similarité (92% d’identité et une taille comparable respectivement de 333 et 332 nucléotides). Le snoARN U3A est exprimé de manière dominante (90% de la totalité des snoARN U3 retrouvés dans la cellule) mais en absence d’activité du gène SNR17A, le gène SNR17B prend le relai exprimant un snoARN U3 fonctionnel (Hughes et al, 1987 ; Mougin et al, 1996). Des modèles de structure secondaire de différents snoARN U3 matures, issus de différents organismes, ont également été établis sur une base expérimentale (Parker & Steitz, 1987 ; Ségault et al, 1992 ; Méreau et al, 1997 ; Jeppensen et al, 1988 ; Hartshorne & Agabian, 1994 ; Fournier et al, 1998 , Marshallsay et al, 1992 ; Greenwood et al, 1996). La résolution de ces structures a permis de mettre en évidence l’existence de 2 domaines au sein de chaque snoARN U3 : un domaine 3’, similaire aux snoARN à boîtes C/D classiques, et un domaine 5’, spécifique du snoARN U3 (Fig. 8).

Dans les différents organismes, le domaine 5’ présente un plus grand degré de conservation de séquence et de structure que le domaine 3’. En effet, de grandes variations de séquence et de longueur peuvent être observées au sein du domaine 3’, notamment chez les levures, conduisant à des différences de tailles importantes entre les différents snoARN U3 (Fournier et al, 1997, 1998). Ces variations correspondent généralement à des insertions de séquences formant des structures en tige-boucle, ou à l’allongement de structures en tige-boucle préexistantes. A noter

Figure 8 : Représentation de la structure 2D du snoARN U3 de S. cerevisiae (Ségault et al, 1992) et de ses motifs C’/D et B/C, interagissant avec les protéines « cœur » et avec la protéine Rrp9p spécifique au snoARN U3.

Le snoARN U3 est constitué de deux domaines. Le domaine 5’, spécifique du snoARN U3 et responsable de l’appariement avec le pré-ARNr 35S, est composé des boîtes A et A’ (représentées en bleu), tandis que le domaine 3’ est responsable de l’interaction avec les protéines de la snoRNP U3 via ses deux motifs C’/D et B/C, structurés en K-turn (représentés en rouge et vert). Le motif C’/D permet l’ancrage des protéines coeur Snu13p, Nop56p, Nop58p et Nop1p, et le motif B/C de Snu13p et Rrp9p, protéine spécifique de la snoRNP U3 (Ségault et al, 1992, 2001 ; Watkins et al, 2000 ; Marmier-Gourrier

et al, 2001, 2003 ; Clery et al, 2007, Mougin et al, 1996 ; Méreau et al, 1997). Les (-) correspondent aux appariements canoniques Watson-Crick, tandis que les (•) correspondent aux appariements non-canoniques.

Introduction

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que les deux gènes de snoARN U3 de la levure S. cerevisiae et de quelques autres levures ont la particularité d’avoir un intron, éliminé par le spliceosome (Myslinski et

al, 1990 ; Brulé et al, 1995 ; Mougin et al, 1996 ; Fournier et al, 1998)