Etude du démarrage de la traduction par cryo-microscopie électronique résolue en temps – TREMTI

Dans toutes les cellules, le démarrage de la traduction permet la sélection précise du premier codon à traduire sur un ARN messager, spécifiant ainsi la phase de lecture pour la synthèse protéique. Cette étape essentielle implique un complexe de démarrage macromoléculaire (IC) comprenant l’ARNm, la petite sous-unité du ribosome, un ARNt initiateur méthionylé et des facteurs de démarrage (IFs). Quatre de ces IFs ont des rôles essentiels chez les eucaryotes et les archées. Les développements de la cristallographie aux rayons X et de la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) ont amené des informations structurales impressionnantes sur le démarrage. Ces données ont toutefois soulevé de nombreuses questions, en particulier concernant la dynamique du processus. Nous proposons d’étudier quelques étapes clés du processus, ainsi que la dynamique des transitions entre les états intermédiaires. Nous utiliserons une panoplie d’outils structuraux, biochimiques et computationnels, appliqués aux systèmes archéens. Nous exploiterons pour cela les avancées les plus récentes en cryo-EM et contribuerons à faire évoluer les méthodes dans l’intérêt général.
Nous éluciderons plusieurs structures d’IC ou de sous complexes représentatifs d’étapes du démarrage. De façon importante, afin de décrire la dynamique du système, les ICs seront étudiés non seulement à l’équilibre, mais encore à l’état pré-stationnaire, figés rapidement par congélation après mélange des composants. Ce n’est que récemment que l’idée de la cryo-EM résolue en temps a émergée. Nous contribuerons à ouvrir plusieurs verrous technologiques en construisant des appareillages microfluidiques pour la cryo-EM résolue en temps, et en développant des méthodes de pointe pour construire des modèles rendant compte des cartes de densité produites par la cryo-EM. Ces outils seront mis à la disposition de l’ensemble de la communauté de biologie structurale. Les structures expérimentales de complexes stables et à durée de vie plus courte seront complétées par des simulations réalistes de dynamique moléculaire, explorant les complexes et certaines transitions entre eux. Accompagnées d’expériences biochimiques, ces approches nous permettront d’obtenir des informations importantes sur le rôle de la dynamique comme moteur du démarrage de la traduction.