Stabilisation De La Structure 3D Des ARN De Transfert Et Fiabilite De La Traduction Genetique A Haute Temperature
Henri GROSJEAN, Florence CONSTANTINESCO et Marie-Aline TREMOLET
Lab. d'Enzymologie et de Biochimie Structurales, CNRS, 1 avenue de la Terrasse
91198 Gif-sur-Yvette.
Les séquences en nucléotides de toute une série d'ARNt d'organismes thermophiles
(bactéries et archaebactéries) sont connues. Elles révèlent une teneur en G-C élevée et donc une
stabilisation accrue à la thermodénaturation à mesure que les organismes, dont les ARNt sont
issus, présentent un optimum de croissance plus élevé [entre 50 et 110*C]. Toutefois, la teneur
en G-C n'explique pas à elle seule la thermostabilité particulièrement élevée des ARNt issus
d'archaebactéries hyperthermophiles. Pas moins de neuf nucléotides "hyper" modifiés, sans
équivalent dans les ARNt d'eubactéries et d'eucaryotes, ont été mis en évidence dans ces ARNt
d'organismes hyperthermophiles. Ces nucléotides modifiés sont en majorité localisés dans l'une
des deux boucles impliquées dans la formation de la structure tertiaire des ARNt et pourraient
donc jouer un rôle essentiel dans le phénomène de thermostabilisation. Comme tous les
nucléotides modifiés identifiés à ce jour dans les ARNs, ils résultent de l'action de toute une
série d'enzymes de modification agissant après la transcription des gènes (phénomènes de
maturation post-transcriptionnelle).
Notre projet consiste, dans un premier temps, à caractériser les enzymes qui sont
impliquées dans la biosynthèse des nucléotides modifiés caractéristiques d'ARNt issus
d'archaeabactéries thermophiles et hyperthermophiles. Comme autre source d'enzymes, nous
exploiterons également les potentialités d'une souche de E. coli récemment transformée avec un
plasmide contenant le gène d'une enzyme de modification issue de Pyrococcus furiousus (cloné
par Nadia Benhachenou). Les substrats ARNt dépourvus des nucléotides modifiés nécessaires
pour révéler les activités des enzymes de modification seront obtenus par transcription in vitro
de gènes synthétiques. Les effets des modifications post-transcriptionnelles sur la
thermostabilité des ARNt, seront évalués par des méthodes physico-chimiques (spectrométrie
UV à différentes températures et en électrophorèse en gradient de température).
Dans un deuxième temps, nous étudierons le mécanisme, la spécificité et les
caractéristiques physico-chimiques des enzymes de modifications d'archaebactéries. En
particulier nous étudierons comment ces enzymes se sont "débrouillées" pour utiliser des
cofacteurs réputés instables comme le S-adénosyl-méthionine et le carbamoyl-thréonine. La
comparaison de ces enzymes d'archaea avec celles des organismes mésophiles devraient nous
permettre en outre d'évaluer l'hypothèse de la thermoadaptation des organismes mésophiles à la
vie (survie?) à haute température et nous éclairer sur l'origine évolutive des trois grandes classes
d'organismes vivants. Enfin, nous étudierons comment l'information génétique est décodée à
haute température avec une remarquable fiabilité, notamment au niveau des reconnaissances
spécifiques entre les ARNt et les aminoacyl-ARNt synthétases, et entre codons des ARN
messagers et anticodon des ARNt sur le ribosome (traduction génétique).