- Queue polyA
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Polyadénylation
La polyadénylation consiste en l'addition d'une queue poly (A), une succession de nombreux ribonucléotides de type Adénosine (A) à l'extrémité 3' des ARNm[1]. Chez les eucaryotes, cette étape s'effectue dans le noyau, lors de sa maturation (synthese co-post transcriptionnelle). Sa taille peut atteindre environ 200 nucléotides chez les eucaryotes supérieurs et environ 50 chez les levures. La très grande majorité des ARN messagers sont polyadénylés[2][3], ainsi que quelques ARN non-codants. Il existe quelques exceptions notables comme certain ARNm viraux et les ARNm des histones. Chez les bactéries, la polyadénylation est un signal permettant de moduler la stabilité des ARN.
Structure d'un ARN messager, avec la polyadénylation en 3' (noir)
Sommaire
Synthèse
Poly(A) polyméraseLa polyadénylation est réalisée par une enzyme spécifique, la poly (A) polymérase, qui utilise l'ATP comme substrat pour allonger l'extrémité 3' de de l'ARN[1]. Cette synthèse est effectuée sans utiliser d'ADN matrice, la séquence poly (A) n'étant pas codée dans le génome. Chez les eucaryotes, ce processus s'effectue à la fin de la transcription par l'ARN polymérase II, au niveau d'un signal spécifique sur l'ARN, la séquence de polyadénylation AAUAAA. Le processus nécessite un certain nombre d'autres facteurs comme le complexe CPSF (cleavage/polyadenylation specificity factor) qui se fixe au signal AAUAA et réalise le clivage de l'ARN messager à l'endroit ou démarre la polyadénylation.
Polyadénylation nucléaire et polydadénylation cytoplasmique
La polyadénylation s'effectue primitivement dans le noyau, avant l'export vers le cytoplasme. La queue poly(A) à tendance ensuite à raccourcir sous l'action de nucléases. Les ARN à queue poly(A) courte sont moins traduits et sont dégradés in fine. Dans certains types cellulaires, on a mis en évidence un polyadénylation cytoplasmique, qui permet de réactiver la traduction de certains ARN messagers dans des conditions spécifiques. Ceci se produit en particulier dans la lignée germinale pour des ARNm maternels dont la transcription est réactivée après la fécondation et parfois seulement après plusieurs divisions cellulaires[4]. Ce processus semble jouer un rôle important dans les phases précoces du développement embryonnaire.
La polyadénylation cytoplasmique fait intervenir le facteur CPSF et peut soit impliquer la même poly(A) polymérase que dans le noyau ou une autre enzyme analoque.
Fonction
Dans la traduction, la polyadénylation permet une initiation efficace ainsi que la stabilisation des ARNm. Elle est également impliquée dans l'excision du dernier exon, dans l'export de l'ARNm mature, et induit un signal de polyadénylation qui regule la longueur de certaines protéines du coté Cter. En effet la queue polyA joue un rôle dans la dégradation de l'ARNm dans le cytosol : un ARNm sera d'autant moins dégradé que sa queue polyA est longue. Ainsi, un ARNm à longue queue polyA (comme l'ARNm de l'hémoglobine dans les érythrocytes) sera peu dégradé et donc beaucoup traduit, ce qui permet une production intense et constante de la protéine correspondante. A l'inverse l'ARNm des histones, qui n'a pas du tout de queue polyA, est très rapidement dégradé, ce qui permet une modulation rapide de l'expression des histones au cours des cycles cellulaires (peu d'inertie de traduction).
La PABP
Structure de la PABP liée à une séquence poly (A)Dans le cytoplasme, la séquence poly (A) en 3' des ARNm se lie à une protéine spécifique : la PABP ou poly (A)-binding protein. La PABP interagit à son tour avec le facteur d'initiation eIF4[5] qui est lié à l'extrémité 5' du même ARNm, par l'intermédiaire de la coiffe. Ainsi les ARNm forment des pseudo-cercles. Cette interaction poly (A) / coiffe est essentielle à la traduction et au recrutement du ribosome : seuls les messagers coiffés et polyadénylés sont traduits efficacement.
Rôle chez les bactéries
Contrairement à une idée répandue, la polyadénylation en 3' des ARN est également observée chez les bactéries. La première poly(A) polymérase à avoir été purifiée est d'ailleurs celle de la bactérie Escherichia coli[6]. A l'inverse de ce qui est observé chez les eucaryotes où elle joue un rôle stabilisateur (voir ci-dessus), la polyadénylation promeut la dégradation des ARN ainsi modifiés[7]. C'est une machinerie enzymatique spécialisée, le dégradosome qui est responsable de la dégradation des ARNm polyadénylés.
Utilisation en Biologie moléculaire
L'existence de la polyadénylation à l'extrémité 3' des ARN messagers est un outil très intéressant pour les biologistes. Elle permet en particulier de purifier les ARNm de l'ensemble des ARN cellulaires, en utilisant des chaînes d'ADN poly(T) greffées (oligo-dT) sur un support solide (résine chromatographique, billes magnétiques). L'ADN poly(T) s'apparie avec la queue poly(A) et forme des paires A-T, les ARN polyadénylés sont ainsi retenu sur le support solide. Par lavage du support, on élimine les autres composants cellulaires, on peut enfin récupérer les ARNm en conditions dénaturantes.
Une utilisation apparentée de la queue poly(A) des ARNm consiste à utiliser une chaîne d'ADN poly(T) pour servir d'amorce à la polymérisation d'un brin complémentaire d'ADN par une transcriptase inverse. La localisation en 3' de l'ARN messager permet ainsi de recopier l'ensemble du brin d'ARN messager en amont en ADN. Cette méthode est la première étape de la synthèse d'ADN complémentaire.
Notes et références
- ↑ a et b Edmonds M., Abrams R., « Polynucleotide biosynthesis: formation of a sequence of adenylate units from adenosine triphosphate by an enzyme from thymus nuclei. », dans J. Biol. Chem., vol. 235, 1960, p. 1142-1149 [lien PMID]
- ↑ Edmonds M., Vaughan M.H. Jr, Nakazato H., « Polyadenylic acid sequences in the heterogeneous nuclear RNA and rapidly-labeled polyribosomal RNA of HeLa cells: possible evidence for a precursor relationship. », dans Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 68, 1971, p. 1336-1340 [lien PMID]
- ↑ Darnell J.E., Wall R., Tushinski R.J., « An adenylic acid-rich sequence in messenger RNA of HeLa cells and its possible relationship to reiterated sites in DNA. », dans Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 68, 1971, p. 1321-1325 [lien PMID]
- ↑ Richter J.D., « T. Cytoplasmic polyadenylation in development and beyond. », dans Microbiol. Mol. Biol. Rev., vol. 63, 1999, p. 446–456 [lien PMID]
- ↑ Tarun S.Z. Jr., Sachs A.B., « Association of the yeast poly(A) tail binding protein with translation initiation factor eIF-4G. », dans EMBO J., vol. 15, 1996, p. 7168-7177 [lien PMID]
- ↑ Sippel A.E., « Purification and characterization of adenosine triphosphate: ribonucleic acid adenyltransferase from Escherichia coli. », dans Eur. J. Biochem., vol. 37, 1973, p. 31-40 [lien PMID]
- ↑ Dreyfus M., Régnier P., « The poly(A) tail of mRNAs: bodyguard in eukaryotes, scavenger in bacteria. », dans Cell, vol. 111, 2002, p. 611-613 [lien PMID]
Voir aussi
Articles connexes
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