Le laboratoire SABNP (Structure et Activité des Biomolécules Normales et Pathologiques) découvre que la protéine YB-1 transforme l’ARN messager en un filament nucléoprotéique.

C’est la première fois qu’une structure de l’ARNm en filament linéaire est révélée. Les chercheurs suggèrent que la conformation étirée facilite la lecture de l’ARNm et sa traduction en protéines. Ces travaux précurseurs, publiés dans la revue Nucleic Acids Research du 3 janvier 2019, ouvrent la voie à de nouvelles découvertes sur les mécanismes cellulaires, notamment dans le domaine du cancer.

Pour aboutir à ces conclusions, David Pastré, directeur de SABNP (Inserm/Université d’Evry), et son équipe, en collaboration avec des chercheurs russes (Pr Lev Ovchinnikov, Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences à Pushchino) ont mené durant trois ans une étude approfondie de biologie structurale. La plateforme génopolitaine dédiée à la discipline a fourni les équipements de RMN et microscopie à force atomique nécessaires. Par ailleurs, la spin-off du laboratoire, Synsight, a participé aux travaux de dynamique moléculaire.

YB-1 est une des principales protéines associées à l’ARNm dans le cytoplasme. Elle est également connue pour son rôle dans le cancer : YB-1 est retrouvée en forte concentration dans divers cancers, pour lesquels elle favorise la prolifération et l’expression d’oncogènes.

Les travaux du laboratoire ont démontré la plasticité structurale de YB-1. La protéine existe sous une forme complète qui compacte l’ARNm. Mais lorsque sa partie terminale est tronquée, elle conduit au contraire à étendre l’ARNm en un long filament nucléoprotéique. Dans ce cas, les chercheurs ont observé la traduction de l’ARNm en protéines dans des extraits cellulaires en conditions in vitro.

Le remodelage de l’ARNm en un filament linéaire est orchestré par le « cold shock », un domaine présent dans la protéine. Il est hérité de protéines bactériennes, les « cold shock » protéines, qui sont surexprimées à basse température pour permettre la traduction des ARNm.

Filament nucléoprotéique
formé par l’association de la protéine YB-1 (domaines de repliement représentés en gris et marron) avec l’ARNm (en vert).
A droite : observation du filament en microscopie à force atomique.

Le laboratoire SABNP est le premier à révéler l’existence d’une structure de l’ARNm en filament nucléoprotéique et à montrer qu’une seule protéine, YB-1, y conduit. Les auteurs présument que la conformation en filament facilite le balayage de l’ARN messager par les ribosomes, qui vont ainsi traduire son message et synthétiser la protéine.

De larges perspectives

Cette étude structurale ouvre la voie à de nouvelles recherches en biologie cellulaire. Il s’agira de confirmer l’hypothèse, préciser le rôle des filaments d’ARN ou encore comprendre comment ce phénomène est régulé dans la cellule.
Compte tenu du lien connu entre la protéine YB-1 et plusieurs cancers, ces travaux offrent en particulier des perspectives pour les cancers. Les filaments nucléoprotéiques pourraient favoriser la synthèse d’oncogènes.

Références :
YB-1, an abundant core mRNA-binding protein, has the capacity to form an RNA nucleoprotein filament : a structural analysis, Nucleic Acids Research 2019
doi : 10.1093/nar/gky1303

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