Traduction de l'histone H4 : utilisation d'un IRES cellulaire hors normes – IRES histone

Étude structurale et fonctionnelle de l'IRES cellulaire de l'ARNm de l'histone H4 Introduction Le projet de recherche présenté ci-dessous porte sur l'initiation de la traduction de l'histone H4. L'histone H4 (ainsi que les autres histones majeures) est produite abondamment au cours de la phase S du cycle cellulaire afin d'assurer la compaction de l'ADN nouvellement synthétisé. L'histone H4 est une des protéines les plus anciennes et les plus conservées du règne eucaryotique. Sa conservation peptique est très grande. On trouve, par exemple, une stricte conservation de séquence entre l'humain et le ver de terre (Platyneris dumerilii) qui ont pourtant divergé il y a 800 millions années. Étonnamment, la conservation de séquence est également trouvée au niveau nucléotidique (Huynen et al., 1992) ce qui suggère que la molécule d'ARNm pourrait présenter une fonction supplémentaire, d'ordre structural par exemple. Récemment, dans notre laboratoire de l'IBMC à Strasbourg, nous avons réussi à décrypter cette fonction de l'ARNm. Nous avons d'abord montré que l'ARNm pouvait être traduit sous forme de « leaderless mRNA », c'est-à-dire dépourvu de séquence 5' non traduite (UTR) habituellement trouvée en amont de l'AUG initiateur. Par sondage en solution, nous avons montré que l'ARNm était replié selon une organisation complexe et stable capable de recruter le ribosome grâce à des déterminants structuraux localisés à l'intérieur même de la phase codante. Nous avons aussi montré que le ribosome se positionne à proximité de l'AUG initiateur où il peut démarrer la traduction. En d'autres termes, la phase codante de l'ARNm se comporte en site d'entrée interne des ribosomes (IRES). À ce jour, de nombreux IRES sont connus. Découverts chez les virus dans un premier temps, de nombreux sites IRES ont aussi été trouvés dans certains ARNm. Cependant, aucun n'est localisé exclusivement dans la phase codante comme celui de l'ARNm de H4 et aucun n'assure une traduction aussi efficace que celle de l'histone H4. L'originalité de notre projet repose donc sur ces deux caractéristiques exceptionnelles. Notre projet est focalisé sur deux aspects principaux. Nous voulons comprendre les relations qui lient la (i) structure et la (ii) fonction de l'élément IRES trouvé dans l'ARNm de l'histone H4. Pour l'aspect structural, 3 approches distinctes et complémentaires sont envisagées. Dans un premier temps, un modèle de structure tridimensionnelle de l'ARNm H4 basé sur la structure secondaire déterminée dans notre laboratoire par sondage en solution de l'ARN sera construit en même temps qu'une analyse comparative des séquences nucléotidiques des ARNm H4 sera effectuée. Parallèlement, des particules constituées de l'IRES H4 fixé au ribosome seront assemblées et étudiées par cryo-microscopie électronique. Les résultats à basse résolution obtenus par ces approches seront renforcés par les résultats à haute résolution obtenus par radio-cristallographie sur l'élément IRES complet ou ses sous-domaines tronqués. Ces trois aspects structuraux seront réalisés en collaboration avec des partenaires indépendants, spécialistes reconnus dans leur domaine. Pour l'aspect fonctionnel, plusieurs projets seront abordés de front grâce à une collaboration avec un partenaire étranger (S. Barends, Leiden-Hollande). Nous disséquerons le mécanisme de recrutement des ribosomes qui conduit à l'initiation de la traduction. Un premier volet consistera à définir de façon précise les éléments de l'ARNm impliqués dans le recrutement, c'est-à-dire définir la taille minimale de l'élément IRES capable de recruter le ribosome. Un second volet consistera à identifier les partenaires ou facteurs d'initiation intervenant lors de l'initiation. En effet, les IRES décrits à ce jour présentent un nombre très variable de facteurs auxiliaires, allant du dépouillement le plus total (exemple du virus CrPV) aux IRES très « sophistiquées » des picornavirus (type poliovirus) qui en exigent un grand nombre ains...