CGM - Département Expression des Gènes
Structure, repliement et évolution des ARN catalytiques
Responsable : François MICHEL
MàJ : 02/09/2011
L'équipe
Maria Costa, Chargé de Recherche, CNRS
Jean-Luc Ferat, Maître de Conférence, UVSQ
François Michel, Directeur de Recherche, CNRS
Dario Monachello, Ingénieur de Recherche
Boubekeur Saïfi, Doctorant
Notre adresse
CNRS - Centre de Génétique Moléculaire
Avenue de la Terrasse - Bât. 26
91198 GIF-SUR-YVETTE Cedex
FRANCE
Téléphone : 01 69 82 31 88
Télécopie : 01 69 82 43 86
Structure et activités in vitro des introns de groupe II
M. Costa, C.-F. Li, F. Michel
Les introns de groupe II, qui sont probablement à l'origine du complexe d'épissage nucléaire (spliceosome) et de ses substrats, sont constitués d'un ribozyme (ARN catalytique) de grande taille (Fig. 1) et de la séquence codante d'une réverse transcriptase. On les trouve dans les génomes mitochondriaux, chloroplastiques et bactériens, où ils se comportent le plus souvent comme des rétrotransposons. Nous nous intéressons à la structure tridimensionnelle du composant ribozyme et à ses interactions avec la protéine spécifiée par l’intron.
Figure 1 : Structure secondaire et interactions tertiaires d'un ribozyme de groupe II. Pl.LSU/2, issu de l'ARN préribosomique de Pylaiella littoralis, est la molécule que nous utilisons comme ribozyme modèle. La structure secondaire est organisée en six 'domaines' (sous-arbres I à VI). EBS1-IBS1, EBS2-IBS2, EBS3-IBS3 sont des interactions entre intron et exons; les interactions tertiaires à l'intérieur de l'intron identifiées au laboratoire sont désignées par des lettres grecques. L'astérisque montre l'adénosine de dVI dont le groupement 2'-OH attaque la liaison phosphodiester entre exon 5' et intron lors de la première réaction de transestérification du processus d'épissage. La boucle terminale de dIV (1846 nucléotides) comporte la séquence codante d'une protéine (transcriptase inverse et endonucléase) impliquée dans la mobilité génomique de l'intron. Les sections en couleur sont celles qui ont fait l'objet d'une modélisation tridimensionnelle (Fig. 2)
Notre approche a consisté à combiner analyses informatiques d’alignements de séquences, substitutions de nucléotides, prises d'empreintes, sélection in vitro (SELEX) et enzymologie afin d'identifier des interactions tertiaires en nombre suffisant pour permettre la construction de modèles de structure tridimensionnelle. Un exemple de cette démarche est fourni par le modèle de la Fig. 2, construit en collaboration avec Eric Westhof (IBMC, Strasbourg) et qui décrit le complexe formé par les exons et deux des six domaines structuraux du ribozyme.
Figure 2 : Modèle de structure tridimensionnelle du complexe formé par les exons liés (en gris foncé), le domaine V et une partie du domaine I (Costa et coll., 2000).
Le modèle présenté dans la Fig. 2 a récemment été vérifié par l’élucidation de la structure cristallographique d’une partie d’un ribozyme de groupe II (pour une revue, voir Michel et coll. (2009) Trends Biochem. Sci., 34, 189-199). Nous essayons actuellement de compléter cette structure, en précisant l’emplacement des domaines manquants et le rôle des ions, et de décrire les remaniements conformationnels du complexe formé par le ribozyme et ses exons au cours de l’épissage. Ces données sont essentielles pour espérer comprendre un jour au niveau atomique le mécanisme de transposition génomique par épissage et transcription inverses qui singularise les introns de groupe II.
Initiation de la réplication : dynamique de la structure de la chromatine et contrôle du cycle cellulaire
J.-L. Ferat, B. Saïfi
L'objectif de ce thème de recherche est l'étude de l'impact des modifications de la structure chromatinienne sur le contrôle de la progression du cycle cellulaire. Classiquement, le cycle cellulaire est défini comme la succession ordonnée d'événements : la réplication de l'ADN chromosomique (initiée une fois et une seule par cycle), la ségrégation des chromosomes fils et enfin la division cellulaire, le bon déroulement de ce cycle étant assuré par la coordination des divers étapes qui le composent.
Dans Escherichia coli, le temps nécessaire à la réplication complète du génome, la ségrégation des chromosomes fils et à l'installation de la machinerie impliquée dans la division cellulaire reste constant. Par contre, l'intervalle de temps séparant la division cellulaire de la prochaine initiation de la réplication est variable et correspond au temps nécessaire à la cellule pour acquérir une masse cellulaire d'initiation. La masse d'initiation varie en fonction des conditions de croissance suggérant que la masse cellulaire ne peut être l'unique signal reconnu par la cellule pour déclencher le processus d'initiation de la réplication. De fait, l'initiation de la réplication est régulée tant au niveau de la synchronisation que de la cinétique de son déroulement. Finalement un contrôle négatif empêche toute initiation additionnelle de la réplication à un moment où le potentiel d'initiation reste encore élevé. Si les mécanismes impliqués dans le contrôle de l'initiation de la réplication sont relativement bien compris, les signaux qui déterminent le rythme de cette initiation restent à déterminer.
A l'échelle du cycle cellulaire, l'initiation de la réplication et la division cellulaire sont connectées par la réplication du génome. Pratiquement, l'ADN est le lien physique unit ces deux étapes. Récemment, nous avons identifié de nouveaux gènes dont la modulation de l'activité altère le rythme de l'initiation de la réplication, la ségrégation des chromosomes fils et la division cellulaire. Certains de ces gènes spécifient des protéines ayant de l'affinité pour les acides nucléiques suggérant un circuit de contrôle impliquant la structure même de l'ADN. Les deux axes de recherche menés au laboratoire portent sur 1) l'identification des signaux qui déterminent le rythme de l'initiation de la réplication et 2) l'impact de l'initiation de la réplication sur la progression du cycle cellulaire. En d'autres termes, nous cherchons à caractériser les modifications structurales de l'ADN chromosomique qui transduisent le signal d'initiation de la réplication au cours du cycle cellulaire et qui permettent de réguler sa progression.
Publications depuis 1993
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