Caracterisation structurale et fonctionnelle d’un sous-complexe SKI chez Saccharomyces cerevisiae – SKA

Les ARNm sont soumis à un équilibre entre synthèse et dégradation qui va dicter le niveau de chacun des messagers dans la cellule. Cet équilibre est très régulé puisqu’il varie en fonction des stimuli extérieurs et, par ailleurs, la cellule est soumise à un contrôle-qualité qui va reconnaître les transcrits défectueux et les envoyer vers la dégradation.
La dégradation cytoplasmique des messagers conformes fait intervenir plusieurs voies différentes. La voie majoritaire a lieu de 5’ vers 3’. Une étape de déadénylation est tout d’abord requise, puis, après élimination de la coiffe par Dcp1/Dcp2 assisté de nombreux cofacteurs, l’exonucléonucléase Xrn1 dégrade l’ARN. Il a été montré récemment que ce processus était co-traductionnel (Pelachano et al., 2015 Cell). La deuxième voie se fait de 3’ vers 5’. Après déadénylation, l’exosome va dégrader l’ARN, assisté de son cofacteur cytoplasmique, le complexe SKI. La dégradation de transcrits aberrants, tels que des messagers sans Stop (Non-Stop mRNA), ou ayant une structure ou une composition qui bloque le passage du ribosome (No-Go mRNA) requiert le complexe SKI et a également lieu de manière co-traductionnelle. Ce complexe, conservé au cours de l’évolution, est constitué de trois facteurs, Ski2 (SKIV2L, chez l’Homme) une RNA hélicase, Ski3 (TTC37), contenant des motifs TPR et 2 molécules de Ski8 (WDR61) contenant des séquences WD répétées. Nous (Partenaires 1 & 2), en collaboration avec le groupe d’Elena Conti, avons montré pour la première fois un lien physique direct entre le complexe SKI et le ribosome. Cette collaboration a été extrêmement fructueuse puisqu’elle a donné lieu à une publication dans le journal Science (Schmidt et al., 2016 Science) et est le point de départ de notre nouveau projet commun.
La structure en cryo-EM, montrant un lien direct entre le complexe SKI et le ribosome par l’intermédiaire de la petite sous-unité ribosomale, et le fait que le complexe SKI ait une préférence pour les 3’ des ARN dépassant du tunnel d’entrée du ribosome, est en parfaite adéquation avec la dégradation des transcrits aberrants. En revanche, ce résultat ne permet pas de comprendre comment le complexe exosome/SKI peut dégrader, après déadénylation, l’extrémité 3’UTR des mRNA qui est censée être dépourvue de ribosome. Cela met en lumière le fait qu’il manque un maillon dans la compréhension de la voie de dégradation de 3’ vers 5’. Nous essayons maintenant de comprendre ce paradoxe.
Nous venons d’identifier un nouveau facteur, que nous avons appelé Ska1 (pour SKI Associated Factor 1), associé au complexe SKI. Ce facteur semble associé au complexe SKI de manière indépendante du ribosome, suggérant que le complexe SKI pourrait exister dans deux états distincts ; soit associé au ribosome, soit associé à Ska1. Cette observation nous a conduit à élaborer un modèle selon lequel, lors de la dégradation des messagers normaux et après l’étape de déadénylation, une première étape pourrait faire intervenir le complexe SKI/Ska1 associé à l’exosome. Dans une deuxième étape, ce complexe, après avoir dégradé la région 3’-UTR, va se heurter au ribosome le plus en 3’. Il pourrait alors y avoir un échange entre Ska1 et le ribosome quant à leur liaison au complexe SKI. Des tests fonctionnels spécifiques sous-tendent ce modèle. En effet, si l’hypothèse est vraie, l’absence de Ska1 ne devrait pas affecter la dégradation des messagers anormaux qui semble ne dépendre que du complexe SKI-ribosome. En revanche, l’absence de Ska1 devrait perturber la première étape de dégradation des messagers normaux. C’est effectivement ce que nous avons observé, lors des premiers tests réalisés avec des reporters adéquates.
Notre objectif est de caractériser biochimiquement et structurellement ces deux entités comprenant le complexe SKI, l’une comportant Ska1 et l’autre le ribosome, d’identifier les cibles du complexe SKI/Ska1/exosome et de valider notre modèle.