La petite sous-unité est plus grande que la grande dans le mitoribosome d’Arabidopsis!

Résultats scientifiques
Biologie végétale

Les ribosomes sont les machines moléculaires qui effectuent la traduction des ARN messagers en protéines. Ils sont constitués de deux sous-unités. La petite décode l’ARN messager et la grande réalise la polymérisation des acides aminés pour former la protéine correspondante. Les chercheurs ont déterminé la composition et l’architecture très particulières des ribosomes des mitochondries d’Arabidopsis. Cette étude a été publiée dans la revue Nature Plants.

Les mitochondries représentent la centrale énergétique des cellules eucaryotes. Pour leur métabolisme comme pour l'expression de leurs gènes, les mitochondries combinent des caractéristiques de type bactérien et des traits qui ont évolué chez les eucaryotes. La traduction est l'étape la moins bien connue de l'expression génique mitochondriale. Chez les plantes, certaines  protéines présentant un motif répété de trente-cinq acides aminés, dites "protéines à  pentatricopeptide repeat » (PPR) sont impliquées dans toutes les étapes de l'expression génique mais leur fonction dans la traduction mitochondriale restait incertaine.

Par une approche biochimique, les chercheurs ont caractérisé les ribosomes mitochondriaux (mitoribosomes) de la plante modèle Arabidopsis thaliana et identifié les protéines qui les composent. 19 protéines spécifiques des mitoribosomes de plante ont été trouvées, parmi lesquelles 10 sont des protéines PPR. L’analyse de mutants des gènes codant pour ces protéines PPR, a révélé leur rôle dans la traduction. Finalement, une analyse par cryomicroscopie électronique a dévoilé l’architecture tridimensionnelle unique de ces mitoribosomes. Ils sont caractérisés par une très grande petite sous-unité avec en particulier un nouveau domaine allongé de grande taille jamais observé à ce jour pour les autres ribosomes.

Ce travail participe à la compréhension de la diversité évolutive des systèmes de traduction. Il illustre de manière remarquable comment l’évolution a joué avec les mitoribosomes pour optimiser la synthèse protéique dans les mitochondries.

 

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Figure : Comparaison structurale entre le mitoribosome d’Arabidopsis et le mitoribosome animal et le ribosome cytosolique d’Arabidopsis, qui met en évidence l’originalité de l’architecture de ce mitoribosome. En particulier, il se caractérise par la présence de domaines additionnels (entourés en rouge). « SSU » représente les petites sous unités et « LSU » les grandes sous-unités ribosomales.

© Philippe Giegé

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Philippe Giegé
Chercheur CNRS