NOM FONCTION EFFET DE L ABSENCE OU DE REFERENCES LA SUREXPRESSION SUR LES P- BODIES XRN1 exonucléase 5 3 Absence : augmente la taille et le Bashkirov et al. 1997 Shet et Parker 2003 Cougot nombre des P-bodies et al. 2004 GW182 Voie du miarn Absence : inhibition des P-bodies Eystathioy et al. 2002 DCP1 Enzyme de décoiffage Absence : augmente la taille et le nombre des P-bodies DCP2 Enzyme de décoiffage Absence : inhibition des P-bodies Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies Ge-1 Pat1 EDC3 LSm 1-7 RAP55 RCK/p54 (Dhh1) Co-activateur de décoiffage Co-activateur de décoiffage Co-activateur de décoiffage Complexe co-activateur de décoiffage Co-activateur de décoiffage Co-activateur de décoiffage, régulation de la traduction Absence : inhibition des P-bodies Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies Absence: légère diminution de la taille des P-bodies Surexpression : augmente la taille et le nombre des P-bodies Tableau 1. Liste (non exhaustive) des protéines se localisant dans les P-Bodies Yang et al. 2004 van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003 Cougot et al. 2004 Yu et al. 2005 Fenger-Grøn et al. 2005 van Dijk et al. 2002 Shet et Parker 2003 Surexpression : inhibition des P-bodies Kshirsagar et al. 2004 Fenger-Grøn et al. 2005 Absence : inhibe les P-bodies chez Ingelfinger et al. 2002 l humain mais augmente le nombre de P-bodies chez la levure Absence : inhibition des P-bodies Yang WH et al. 2006 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 Non Déterminé (N.D.) Andrei et al. 2005 Ferraiuolo et al.2005 traduction 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 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 Argonaute Voie des miarn et siarn Complexe CCR4-CAF1- NOT Unterholzner et Izaurralde 2004 Unterholzner et Izaurralde 2004 N.D. Liu et al. 2005 Sen et Blau 2005 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 N.D. Wichroski et al. 2006 Cytidine déaminase (fonction antivirale)
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).
NOM FONCTION REMARQUES REFERENCES 48S Complexe de pré-initiation Présence d eif2 incertaine Kedersha et al. 1999, 2002, Kimball et al. 2003 dans les SG. On parle alors de 48S* TIA1 TIAR Tristetraproline (TTP) Répresseur traductionnel des ARNm Responsable de la formation des SG. Surexpression induit la formation des SG. Répresseur traductionnel des ARNm Dégradation des ARNm Présent également dans P- bodies. Surexpression favorise échange P-Bodies-SG BRF1 Dégradation des ARNm Présent également dans P- bodies. Surexpression favorise échange P-Bodies-SG Smaug SMN FMRP FXR1P FXR2P G3BP CPEB Rck/p54 PABP Répresseur traductionnel des ARNm Assemblage des petits ARN nucléaires Localisation et régulation de la traduction des ARNm Partenaire d interaction de FMRP Partenaire d interaction de FMRP Endonucléase probablement impliquée dans la stabilité et / ou la traduction des ARNm Régulation de la traduction des ARNm Co-activateur de décoiffage, régulation de la traduction Fixe la queue poly(a) des ARNm, impliquée dans la traduction et la stabilité des ARNm Surexpression induit la formation des SG. Surexpression induit des SG de manière très importante Surexpression induit la formation des SG Présent également dans P- bodies Tableau 2. Liste (non exhaustive) des composants des granules de stress. Kedersha et al. 1999 Gilks et al. 2004 Kedersha et al. 1999 Stoecklin et al. 2004 Kedersha et al. 2005 Stoecklin et al. 2004 Kedersha et al. 2005 Baez et al.2005 Hua et Zhou 2004 Mazroui et al. 2002 Mazroui et al. 2002 Mazroui et al. 2002 Tourrière et al. 2003 Irvine et al. 2004 Wilczinska et al. 2005 Wilczinska et al. 2005 Kedersha et al. 1999 HuR Export nucléaire et stabilité des Kedersha et al. 2002 ARNm Staufen Localisation des ARNm Thomas et al. 2005 TRAF2 voie d activation de NF-kB par Kim et al. 2005 le TNFα Argonaute 2 Voie de régulation par les Présent également dans P- Leung et al.2006 miarn et siarn bodies miarn Micro ARN impliqué dans la traduction et la dégradation des ARNm Présent également dans P- bodies Leung et al.2006 PMR1 APOBEC3G FAST Caprin-1 Endonucléase. Dégradation des ARNm Cytidine déaminase (fonction antivirale) Fas activated Serine threonine phosphoprotéine. Epissage alternatif Impliquée dans la prolifération cellulaire, régulation de la traduction Présent également dans P- bodies Présent également dans P- bodies Surexpression induit la formation des SG Yang F et al. 2006 Gallois-Montbrun et al 2007, Kozak et al.2006 Simarro et al. 2007 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 sousunité. 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 sousunité 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. Ceuxci 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).