EXPRESSION DES GÈNES DE MIARN

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1 EXPRESSION DES GÈNES DE MIARN Notre génome contient un nombre important de gènes de miarn (Griffiths-Jones et al. 2006; Landgraf et al. 2007), dont les produits matures interfèrent avec la traduction des gènes de protéines (Ambros 2001). Plus de 1000 gènes de miarn humains ont été identifiés jusqu ici On estime de 75 à 90% de tous les ARNm des gènes humains sont régulés par des miarn (Miranda et al. 2006) Les gènes de miarn sont normalement transcrits par l ARN polymérase II dans leur forme primaire (pri-miarn) qui contient la structure cap et la queue poly(a) (Cai et al. 2004; Kim 2005; Lee et al. 2004). Adapted from Integrative Seed Biology Laboratory at Oregon State University

2 MATURATION DES MIARN Un complexe qui inclut Drosha et le cofacteur DGCR8 coupe les pri-miarn en précurseurs (pre-miarn) qui adoptent une structure en hairpin d environ 70 nucléotides (Denli et al. 2004; Gregory et al. 2004) Drosha coupe durant la transcription (Morlando et al. 2008), et cette étape est cruciale pour déterminer quel côté deviendra le produit mature DGCR8 reconnait la structure en hairpin du pri-miarn, à la jonction d un segment basal non-structuré d environ 33 paires de bases. Drosha peut ensuite intéragir avec la double hélice et cliver 11 paires de bases à partir de la jonction (Han et al. 2006) Le résultat pre-miarn est exporté du noyau vers le cytoplasme via exportin-5 (Bohnsack et al. 2004; Lund et al. 2004; Yi et al. 2003), où Dicer, un enzyme de type RNase III, coupe davantage le miarn en un court duplex de 22 paires de bases Adapted from Integrative Seed Biology Laboratory at Oregon State University

3 BASE STRUCTURALE POUR LE CLIVAGE PAR DICER La base structurale du phénomène est centrée sur l exposition de la partie terminale 5 du miarn et de l arimage à Ago2 de la partie terminale 3, telle que le montre la structure cristalline de la protéine Piwi chez Archaeoglobus fulgidus liée à l ARN double-brin par modélisation moléculaire (Ma et al. 2005; Parker et al. 2005) Le domaine PIWI est hautement conservé chez les Argonautes et a été montré se repliant comme une RNase (Parker et al. 2004; Song et al. 2004) qui est critique pour l activité de clivage de type endonuclease du complexe de silençage ARN induit (RISC) (Liu et al. 2004; Parker et al. 2004; Song et al. 2004) Macrae et al Science 6 6

4 CIBLAGE DES MIARN Chez le mammifères, le mir (miarn mature) ainsi que l Argonaute2 (Ago2) forment la base minimale du RISC (Rivas et al. 2005), qui se lie à l ARNm du gène ciblé et qui résulte en sa désactivation par clivage, dégradation ou répression traductionnelle (Hannon 2002; Valencia-Sanchez et al. 2006) La plupart des séquences endogènes ciblées sont situées dans la partie 3 UTR des ARNm (Baek et al. 2008) mais récemment des études HITS-CLIP ont montré qu un fort pourcentage (~30%) se situent dans les ORF (Chi et al. 2009). Le niveau de répression semble corréler avec le nombre de sites accessibles et complémentaires dans l ARNm (Doench et al. 2003; Selbach et al. 2008) Un des phénomènes critiques réside dans la complémentarité des nucléotides 2 à 7 dans la séquence du mature (terminaison 5 ) qu on appelle la graine (seed) (Doench et al. 2004) Adapted from Integrative Seed Biology Laboratory at Oregon State University

5 BASE STRUCTURALE POUR LE CIBLAGE Lʼargonaute fixe le microarn mature (jaune) en le liant par ses charges négatives (voir figure sur la prochaine diapo) Cette structure expose les bases du miarn facilitant leurs interactions avec celles de lʼarnm (bleu) Wang et al. Nature

6 LES BASES DE LA GRAINE DU MIARN MATURE SONT EXPOSÉES Wang et al. Nature

7 LA COMPLÉMENTARITÉ DANS LES CIBLES DE MIARN La découverte des miarn pose la question à quoi peuvent-ils servir? Un élément de réponse vient de lʼapprentissage de comment ils trouvent leurs cibles Une première observation vient de lin-4 qui partage une complémentarité de bases avec de multiples sites dans le 3ʼUTR de lʼarnm du gène lin-14 (Lee et al. 1993) Des analyses génétiques avaient démontré que ces sites étaient nécessaires pour la régulation de lin-14 par lin-4 (Wightman et al. 1993) Similairement, on a découvert des sites complémentaires à lin-4 et let-7 dans les gènes lin-28 et lin-41, aussi reliés à leur régulation par ces miarn 10 10

8 COMPLÉMENTARITÉ ET CONSERVATION La conservation évolutive est un autre clé dans lʼévaluation des cibles des miarn Les sites ciblés sont plus conservés (à travers les espèces) que par la chance et sont donc sous pression évolutive pour préserver une fonction biologique Les algorithmes pour prédire les cibles de miarn sont diversifiés mais sont basés sur trois conclusions importantes : Région dʼappariements Watson-Crick en 5ʼ du miarn centrée sur les nucléotides 2 à 7 quʼon appelle la graine (seed) du miarn La conservation dʼappariements dans la seule région du seed est suffisante pour que les prédictions soient supérieures au bruit Les miarn conservés ont plusieurs cibles conservées, une moyenne de 300 cibles par famille de miarn et plus de la moitié des gènes humains ont des sites conservés dans leurs 3ʻUTR pour sʼapparier aux miarn 11 11

9 OUTILS DE PRÉDICTION DES CIBLES Bartel Cell

10 TYPES DE CIBLES (SEED) Bartel Cell

11 TYPES DE CIBLES (SEED) Bartel Cell