Maître de la logistique dans la cellule : des chercheurs décryptent le "navi" pour l'ARNm
Travail récompensé comme manuscrit de percée : les découvertes pourraient permettre de poursuivre le développement de vaccins à ARNm
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Comme dans une usine géante, les composants des cellules vivantes doivent arriver exactement au bon moment et au bon endroit. Une équipe de recherche dirigée par l'université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) a étudié dans le champignon Ustilago maydis comment la protéine de transport Rrm4 fait office de logisticien de haute précision. En raison de son importance, ce travail a été publié en tant que "manuscrit de percée" dans la revue spécialisée Nucleic Acids Research (NAR).
Image de microscopie à fluorescence d'hyphes d'Ustilago maydis avec croissance unipolaire et septa : le cytoplasme, les septa et la cellule initiale sont colorés avec le colorant Calcofluor White, qui rend visible la chitine de la paroi cellulaire du champignon.
HHU / Johannes Postma & Michael Feldbrügge
À l'intérieur de chaque cellule, le plan de construction de la vie - l'ADN - est bien protégé dans le noyau cellulaire. Pour en faire des protéines - les outils de la cellule - une copie du plan de construction est créée : l'"ARN messager" (en abrégé ARNm). Celui-ci doit ensuite être acheminé là où la cellule en a besoin, par exemple vers les usines à protéines.
Dans le cas d'Ustilago maydis, qui provoque la maladie fongique de la "brûlure du maïs" dans le maïs, les ARNm doivent être transportés sur de longues distances jusqu'aux extrémités de ses stolons filiformes (les "hyphes"). Les processus de transport et leur contrôle jouent ainsi un rôle central dans le fonctionnement des cellules. Pour atteindre des endroits éloignés, un service de transport express actif est nécessaire.
La protéine de transport Rrm4 assure cette tâche logistique chez Ustilago maydis. Elle possède trois "bras préhenseurs" spécialisés (appelés RRM ; RNA-Recognition Motifs), avec lesquels elle saisit l'ARNm et le charge sur des organelles fermées par une membrane (endosomes). Ceux-ci agissent comme des wagons de marchandises qui traversent la cellule le long des microtubules comme sur des rails.
Mais comment la protéine de transport reconnaît-elle les ARNm qu'elle doit saisir ? Michael Feldbrügge de l'Institut de microbiologie de la HHU, les chercheurs ont montré que les ARNm possèdent des "codes zip" spécifiques (quasiment des codes postaux). Ce n'est que si le bras préhenseur de la protéine s'insère exactement dans ce zipcode que le paquet est correctement chargé et - ce qui est tout aussi important - maintenu stable en cours de route.
"Comprendre ce processus en détail n'a été possible que grâce à une étroite imbrication des disciplines. Pendant que les biologistes expérimentaux étudiaient les champignons et analysaient les mutations dans le laboratoire de Düsseldorf, les biologistes informatiques de Würzburg ont maîtrisé l'énorme complexité des données. Ce n'est que grâce à l'évaluation assistée par ordinateur que les millions de points de liaison entre la protéine et l'ARN ont pu être décryptés et que les sites de liaison fonctionnellement importants ont pu être identifiés", explique le professeur Feldbrügge, auteur correspondant de l'étude parue dans NAR, pour illustrer l'interaction entre les différents partenaires de coopération. Il ajoute : "Nous avons ainsi décrypté la fonction de la protéine Rrm4 avec une haute résolution jamais atteinte auparavant. Notre approche peut également servir pour une multitude d'autres protéines".
Les chercheurs ont découvert que chacun des trois bras préhenseurs a une tâche différente dans la reconnaissance de l'ARNm. La liaison ne décide pas seulement du transport, mais aussi de la durée de conservation d'un ARNm avant qu'il ne soit dégradé. En "désactivant" de manière ciblée certains bras préhenseurs, il s'est avéré que sans une liaison précise, toute la logistique de la cellule s'effondre - le champignon ne peut plus se développer normalement.
Le travail s'est particulièrement concentré sur les ARNm destinés aux mitochondries (les centrales électriques de la cellule). Celles-ci dépendent d'un approvisionnement constant en ARNm. Les chercheurs ont maintenant réussi à comprendre comment le noyau, les endosomes et les mitochondries communiquent entre eux.
La mise en réseau intracellulaire est une question centrale du domaine de recherche spécial SFB 1535 MibiNet de Düsseldorf, dans le cadre duquel les recherches ont été menées. "Nous avons maintenant compris comment la cellule s'assure, par le transport ciblé d'ARNm, que l'approvisionnement en énergie et la communication entre les différents domaines cellulaires fonctionnent sans problème", explique le professeur Feldbrügge, porte-parole du SFB.
Ces résultats de la recherche fondamentale sur un champignon ont également une grande portée sur la médecine moderne. Le professeur Feldbrügge s'exprime sur d'éventuelles perspectives plus larges : "Si l'on sait clairement comment l'ARNm est transporté, reconnu et stabilisé, il sera possible, par exemple, de développer sur cette base des vaccins à ARNm - connus dans le cadre de la coronapandémie - et de les rendre plus précis et plus efficaces".
Le travail a été distingué par la revue NAR comme manuscrit dit "Breakthrough". Cela montre l'importance particulière de l'étude : seuls les deux meilleurs pour cent des travaux soumis reçoivent une telle évaluation.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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