Détruire AGO1 pour éviter le chargement de petits ARN illégitimes et leurs effets délétères

Chez les eucaryotes, l'interférence par l'ARN (RNAi) est cruciale pour le développement et joue un rôle majeur en réponse à l'environnement. Ce mécanisme implique respectivement les micro-ARN (miARN) et les petits ARN interférents (siARN). Ceux-ci s’associent à une protéine de la famille ARGONAUTE (AGO), elle-même faisant partie d’un complexe multiprotéique nommé RISC. Ces petits ARN permettent de « programmer » le RISC, qui peut alors reconnaître et cliver un ARN cible, inhibant alors son expression. Chez les métazoaires et les plantes, il a été montré que des mutations affectant la biogenèse des miARN et/ou perturbant l'assemblage du RISC, entraînent la dégradation de différentes protéines AGO et que le maintien de son homéostasie est essentiel pour le bon fonctionnement cellulaire. La raison de la dégradation des protéines AGO non-chargées en petit ARN reste cependant inconnue.

Dans cette étude, les scientifiques se sont intéressés à la régulation post-traductionnelle de la protéine AGO1, l’effecteur majeur des miARN chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ils ont tout d’abord mis en évidence le rôle de la protéine FBW2 dans la dégradation sélective d’AGO1. FBW2 interagit avec le complexe multiprotéique SCF et recrute AGO1, qui est alors dégradée par un mécanisme ubiquitine-dépendant. Le recrutement n’a lieu que si AGO1 n’est pas chargé avec un petit ARN. Par une approche génétique en utilisant des mutants gain et perte de fonction de FBW2, ils ont montré que même de faibles altérations de la quantité de la protéine AGO1 affectait fortement l’activité RNAi. Fait intéressant, chez les plantes dépourvues de FBW2 et dont l'accumulation de miARN est aussi altérée, la protéine AGO1 non-dégradée devient toxique et entraîne des défauts de développement prononcés.

Afin de comprendre les raisons de cette toxicité chez le mutant fbw2, des études biochimiques et de séquençage ont été entreprises. Les scientifiques ont montré que la protéine AGO1 non-dégradée en absence de miRNA était capable d’assembler des complexes de type RISC programmés avec de nouveaux petits ARN illégitimes. Les auteurs ont ensuite employé la technique du PAREseq (Parallel Analysis of RNA End sequencing) afin d’identifier les ARN cibles des RISC illégitimes. Ils ont pu mettre en évidence le clivage non-conventionnel de nombreux ARN impliqués dans la réponse au stress et des processus métaboliques cellulaires. Le clivage anormal de ces nouvelles cibles ARN contribue au phénotype du mutant et souligne l’importance du mécanisme de dégradation découvert par cette étude pour le maintien de l’homéostasie d’AGO1. Il est très probable que ce mécanisme crucial soit conservé chez les eucaryotes.

Pour en savoir plus :
The Arabidopsis F-box protein FBW2 targets AGO1 for degradation to avoid spurious loading of illegitimate small RNA
Thibaut Hacquard, Marion Clavel, Patricia Baldrich, Esther Lechner,  Imma Pérez-Salamó, Mikhail Schepetilnikov, Benoît Derrien, Marieke Dubois, Philippe Hammann, Lauriane Kuhn, Danaé Brun, Nathalie Bouteiller, Nicolas Baumberger, Hervé Vaucheret, Blake C. Meyers & Pascal Genschik
Cell Reports 12 avril 2022. DOI: org/101016/j.celrep.2022.110671