Tableau 1. Liste (non exhaustive) des protéines se localisant dans les P-Bodies
NOM FONCTION EFFET DE L’ABSENCE OU DE
LA SUREXPRESSION SUR LES P- BODIES
REFERENCES
XRN1 exonucléase 5’3’ Absence : augmente la taille et le nombre des P-bodies
Bashkirov et al. 1997 Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 GW182 Voie du miARN Absence : inhibition des P-bodies Eystathioy et al. 2002 Yang et al. 2004 DCP1 Enzyme de décoiffage Absence : augmente la taille et le
nombre des P-bodies
van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 DCP2 Enzyme de décoiffage Absence : inhibition des P-bodies
Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies
van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003 Cougot et al.
2004 Ge-1 Co-activateur de
décoiffage
Absence : inhibition des P-bodies Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies
Yu et al. 2005 Fenger-Grøn et al. 2005
Pat1 Co-activateur de décoiffage
Absence: légère diminution de la taille des P-bodies
Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies
van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003
EDC3 Co-activateur de décoiffage
Surexpression : inhibition des P-bodies Kshirsagar et al. 2004 Fenger-Grøn et al. 2005 LSm 1-7 Complexe co-activateur
de décoiffage
Absence : inhibe les P-bodies chez l’humain mais augmente le nombre de P-bodies chez la levure
Ingelfinger et al. 2002
RAP55 Co-activateur de décoiffage
Absence : inhibition des P-bodies Yang WH et al. 2006
RCK/p54 (Dhh1)
Co-activateur de décoiffage, régulation de la traduction
Absence : inhibition des P-bodies Surexpression : augmente le nombre P-bodies chez l’humain mais les inhibe chez la levure
Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 Chu et Rana 2006
eIF4E Facteur d’initiation de la traduction
Non Déterminé (N.D.) Andrei et al. 2005 Ferraiuolo et al.2005 eIF4E-T Répresseur traductionnel Absence : inhibition des P-bodies Andrei et al. 2005 Ferraiuolo et al.2005
SMG5 Surveillance ARN N.D. Unterholzner et Izaurralde
2004 SMG7 Surveillance ARN Surexpression : augmente la taille des
P-bodies
Unterholzner et Izaurralde 2004 UPF1 Surveillance ARN Pas d’effet (chez la levure) Sheth et Parker 2006 Unterholzner et Izaurralde 2004 UPF 2-3 Surveillance ARN Absence : augmente la taille des P-
bodies
Unterholzner et Izaurralde 2004 Argonaute Voie des miARN et
siARN
N.D. Liu et al. 2005
Sen et Blau 2005 Complexe
CCR4-CAF1- NOT
Déadenylation Absence : inhibition des P-bodies Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 Andrei et al. 2005 CPEB Régulateur traductionnel N.D. Wilczynska et al. 2005 FAST Fas activated Serine
threonine phosphoprotéine.
Epissage alternatif
N.D. Kedersha et al. 2005
TTP Dégradation des ARNm N.D. Fenger-Grøn et al. 2005
Kedersha et al. 2005 Franks et Lykke-Andersen 2007 APOBEC3G Cytidine déaminase
(fonction antivirale)
N.D. Wichroski et al. 2006
Figure 1. Voies de dégradation des ARNm chez les eucaryotes.
La déadénylation est la première étape de la dégradation des ARNm. Il existe plusieurs complexes de déadénylation chez les eucaryotes: le complexe PARN2-PARN3 est impliqué dans l’initiation de la dégradation tandis que le complexe CAF1-CCR4-NOT la poursuit. Les composants de ce complexe se localise des les P-bodies. La voie de dégradation à partir de l’extrémité 3’ est catalysée par le complexe SKI et l’exosome. La dégradation 5’-3’ nécessite que la coiffe soit enlevée, ce qui est réalisé par l’enzyme DCP1-DCP2, avant l’action de l’exonucléase XRN1. Il existe différents co-activateur de décoiffage, comme Pat1, EDC3, RCK/p54,… Chez la levure le complexe de décoiffage est composé de DCP1-DCP2, chez l’humain ce complexe est plus important et contient également EDC3 et Ge-1 (adapté de Eulalio et al. 2007a).
A.
B.
Figure 2. Lien entre le NMD et les P-bodies (adapté de Eulalio et al. 2007a)
A.UPF1 est une hélicase ARN nécessaire à la surveillance ARN (NMD). La phosphorylation de UPF1 par SMG1 nécessite son interaction avec UPF2 et UPF3. Sa déphosphorylation est réalisée via SMG5-7, qui recrutent la phosphatase PP2A.
B.Suite à la lecture d’un codon stop prématuré (PTC) par le ribosome, UPF1 est recruté sur l’ARNm, interagit avec UPF2 et 3, ce qui promeut sa phosphorylation. Celle-ci induit le recrutement de SMG7, via une interaction avec les domaines 14-3-3, qui reconnaissent spécifiquement la forme phosphorylée de UPF1. Le recrutement de SMG7 conduit à la dégradation de l’ARNm et à sa localisation dans les P- bodies. Le rôle de SMG6 n’est pour l’instant pas clairement défini mais cette protéine ne se localise pas dans les P-bodies, contrairement à SMG5 et à SMG7. De plus, SMG5-7 recrute une phosphatase PP2A, qui déphophoryle UPF1, et rompt ainsi l’interaction UPF1-domaine 14-3-3. UPF1 est alors relargué dans le cytoplasme.
A.
B.
Figure 3. Mécanisme de régulation post-transcriptionelle par des petits ARN chez.
les mammifères
(adapté de Eulalio et al. 2007a).
A. Action des siRNA. Le petit ARN est entièrement complémentaire à la séquence cible.
Le clivage est réalisé par la protéine Argonaute (AGO), les fragments qui en résultent sont dégradés par XRN1 et par l’exosome.
B. Action des miRNA. Le petit ARN est partiellement complémentaire à la séquence cible. Son action nécessite la protéine GW182. La liaison du miRNA sur le messager accélère sa déadénylation et son décoiffage. De plus, les miARN peuvent également réprimer la traduction du messager sans affecter sa durée de vie.
Figure 4. Modèle de la dynamique des P-bodies.
La transition d’un RNPm d’un état de traduction active (1) vers une répression de la traduction (2) implique la perte des facteurs de traduction et la liaison de facteurs de répression. Il se peut également que des facteurs de dégradation se fixent sur le messager, et l’envoient vers les voies de dégradation (3). Il est possible qu’il y ait des affinités entre les composants RNPm dont la traduction est réprimée et ceux qui sont marqués pour être dégradés , suffisamment importantes pour mener à la formation des P-bodies (4). De plus, l’agrégation d’un RNPm dans les P-bodies renforcerait la répression de sa traduction, et son engament dans les voies de dégradation (adapté de Eulalio et al. 2007a).
Tableau 2. Liste (non exhaustive) des composants des granules de stress.
NOM FONCTION REMARQUES REFERENCES
48S Complexe de pré-initiation Présence d’ eIF2 incertaine dans les SG. On parle alors de 48S*
Kedersha et al. 1999, 2002, Kimball et al. 2003
TIA1 Répresseur traductionnel des ARNm
Responsable de la formation des SG. Surexpression induit la formation des SG.
Kedersha et al. 1999 Gilks et al. 2004
TIAR Répresseur traductionnel des ARNm
Kedersha et al. 1999
Tristetraproline (TTP)
Dégradation des ARNm Présent également dans P- bodies. Surexpression favorise échange P-Bodies-SG
Stoecklin et al. 2004 Kedersha et al. 2005
BRF1 Dégradation des ARNm Présent également dans P- bodies. Surexpression favorise échange P-Bodies-SG
Stoecklin et al. 2004 Kedersha et al. 2005
Smaug Répresseur traductionnel des ARNm
Baez et al.2005
SMN Assemblage des petits ARN nucléaires
Hua et Zhou 2004
FMRP Localisation et régulation de la traduction des ARNm
Surexpression induit la formation des SG.
Mazroui et al. 2002
FXR1P Partenaire d’interaction de FMRP
Mazroui et al. 2002
FXR2P Partenaire d’interaction de FMRP
Mazroui et al. 2002
G3BP Endonucléase probablement impliquée dans la stabilité et / ou la traduction des ARNm
Surexpression induit des SG de manière très importante
Tourrière et al. 2003 Irvine et al. 2004
CPEB Régulation de la traduction des ARNm
Surexpression induit la formation des SG
Wilczinska et al. 2005
Rck/p54 Co-activateur de décoiffage, régulation de la traduction
Présent également dans P- bodies
Wilczinska et al. 2005
PABP Fixe la queue poly(A) des ARNm, impliquée dans la traduction et la stabilité des ARNm
Kedersha et al. 1999
HuR Export nucléaire et stabilité des ARNm
Kedersha et al. 2002
Staufen Localisation des ARNm Thomas et al. 2005
TRAF2 voie d’activation de NF-kB par le TNFα
Kim et al. 2005
Argonaute 2 Voie de régulation par les miARN et siARN
Présent également dans P- bodies
Leung et al.2006
miARN Micro ARN impliqué dans la traduction et la dégradation des ARNm
Présent également dans P- bodies
Leung et al.2006
PMR1 Endonucléase. Dégradation des ARNm
Yang F et al. 2006
APOBEC3G Cytidine déaminase (fonction antivirale)
Présent également dans P- bodies
Gallois-Montbrun et al 2007, Kozak et al.2006 FAST Fas activated Serine threonine
phosphoprotéine. Epissage alternatif
Présent également dans P- bodies
Simarro et al. 2007
Caprin-1 Impliquée dans la prolifération cellulaire, régulation de la traduction
Surexpression induit la formation des SG
Solomon et al.2007
Figure 5. Initiation de la traduction dépendante de la coiffe.
1. Le ribosome est constitué de deux sous-unités.
L’association des facteurs d’initiation avec la petite sous-unité, empêche la réassociation des deux sous- unité.
2. Le facteur d’initiation eIF2 est protéine qui lie le GTP et qui interagit spécifiquement avec le ARNt initiateur, le met-ARNti. Ces trois composant forment le complexe ternaire.
3. Le complexe ternaire est recruté par la petite sous unité ribosomale (40S) pour former le complexe 43S.
4. Par l’intermédiaire du complexe eIF4F qui lia la coiffe, le complexe 43S lie l’ARN messager, pour former le complexe de pré-initiation 48S.
5. La petite sous-unité ribosomale scanne alors le messager jusqu’au codon « start »
6. Lorsque le codon « start » est atteint, la grande sous- unité se lie à la petite sous-unité. Le facteur eIF5 hydrolyse le GTP du complexe ternaire en GDP. Les différents facteurs d’initiation sont relâchés. La phase d’élongation peut alors commencer.
Figure 6. Régulation d’eIF2
Le facteur d’initiation de la traduction eIF2 lié au GTP et l’ARN de transfert initiateur metARNti forme le complexe ternaire. Lors de l’initiation de la traduction, une fois le codon
« start » reconnu, le GTP est hydrolysé en GDP (voir figure 5). Le GDP lié à l’eIF2 est ensuite recyclé en GTP par le facteur d’échange eIF2B. Quatre kinases de l’eIF2 ont été identifiée chez les mammifères. Lors d’un stress cellulaire, elles phosphorylent eIF2. Ce facteur d’initiation passe alors du rôle de substrat à celui d’inhibiteur d’eIF2B. Il en résulte une diminution du taux d’eIF2-GTP , ce qui provoque l’arrêt général de la traduction.
Figure 7. Régulation de la traduction d’ATF4
Après la traduction de la µORF1, la petite sous-unité 40S rescanne le messager dans le sens 5’3’. En condition normale, le complexe d’initiation eIF2 qui lie le GTP, fixe le met-ARNti pour former le complexe ternaire. Le petite sous-unité acquiert rapidement le complexe ternaire et avec la grande sous-unité 60S, ré-initie la traduction au niveau de la µORF2. Après traduction de celle-ci, le ribosome se dissocie et la région codant pour ATF4 n’est pas traduite. Par contre en présence de stress, eIF2 est phosphorylé et le niveau de complexe ternaire disponible est moindre.
Après traduction de la µORF1, le temps pour que la petite sous-unité acquiert le complexe ternaire est plus important, de sorte que la sous-unité 40S (ou du moins une partie importante des 40S) continue de scanner à travers la µORF2. Aussi, lorsqu’elle acquiert le complexe ternaire, elle peut réinitier la traduction au niveau du codon « start » de la région codante pour ATF4, qui est alors traduit (adapté de Vattem et Weck 2004).
Figure 8. Modèle de formation des granules de stress dépendant de la protéine TIA-1.
En absence de stress, le taux de complexe ternaire GTP-eIF2-metARNti permet une initiation normale de la traduction. Par contre, le stress cellulaire conduit à la phosphorylation de l’eIF2 par la kinase PKR, PERK, HRI ou GCN2, ce qui provoque une baisse de la disponibilité du complexe ternaire. Dans ce contexte, les protéine TIA-1 lient le complexe de pré-initiation 48S* (voir texte) et s’agrègent par leur domaine carboxy-terminal. Cette agrégation conduit à la formation des granules de stress. (adapté de Kedersha et Anderson 2002)
Figure 9. Lien en les SG et les P-bodies.
En cas de stress cellulaire, il y a arrêt de la traduction et formation des granules de stress. Ceux- ci pourraient jouer un rôle de centre de tri où les RNPm seraient remodelés en fonction du devenir de l’ARNm. Des facteurs comme les protéines TIA conduiraient à un stockage des ARNm et au maintien de la répression de la traduction. D’autres facteurs comme les protéines TTP et RCK/p54, qui se localisent à la fois dans les SG et les P-bodies, feraient transiter les ARNm destinés à être dégradés vers les P-bodies. Enfin, les ARNm séquestrés pourraient retourner dans des cycles de traduction lorsque, par exemple, le stress a été surmonté (adapté de Kedersha et al. 2005).
Figure 10. alignement de séquences peptidiques de la protéine CIRP.
Alignement réalisé par le programme clustal comparant les trois homologues du xénope, ainsi que la forme humaine et murine.
Figure 11. Méthylation sur arginine
La méthylation des résidus arginine des protéine par les PRMT nécessite un donneur du groupement méthyle: la S-adenosylméthionine (AdoMet) qui est convertie en S-adensylhomocystéine (AdoHcy). Il existe deux types de PRMT: les deux types catalysent la formation de monométhylarginine (MMA), mais les enzymes de type I mènent à la production de diméthylarginine asymétrique (aDMA), tandis que le type II lui, conduit à la formation de diméthylarginine symétrique (sDMA).
Figure 12. Structure conservée des PRMT
Jusqu’à présent neuf PRMT ont été identifiées. Les PRMT1-8 partagent une même signature les zones I, post I, II, III, ainsi que la boucle THW (voir texte). A noter la présence d’un domaine SH3 chez PRMT2 et d’un doigt de zinc chez PRMT3. La structure de la PRMT9 (non représentée) diffère de toutes les autres PRMT (adapté de Bedford et al. 2005).
Figure 13. Liste de substrats identifiés des PRMT.
Des analyses par spectrométrie de masse ont identifié plus de substrats mais on ignore quelle PRMT est responsable de leur méthylation. Les PRMT2, PRMT8, PRMT9 n’ont pas de substrats identifiés, jusqu’ici (repris de Bedford et al.2005).
Figure 14. Réversibilité potentielle de la méthylation sur arginine.
La méthylation sur arginine a pendant longtemps été considérée comme une modification post-traductionnelle irréversible. Cependant, il a été montré qu’une amine oxydase, LSD1 est capable de déméthyler des lysines. Il est donc possible qu’un mécanisme similaire existe pour les arginines. De plus, la peptidyl Arginine Deiminase 4 (PAD4) est capable de modifier une arginine monométhylée en citrulline dans les histones. Ceci dit , aucune de ces modifications n’a été montré pour les protéines de liaison à l’ARN (repris de Bedford et al. 2005).
