Décembre 2016 : Une meilleure compréhension des mécanismes de terminaison de la transcription non-codante

Dans une étude dirigée par Odil Porrua au sein de l’équipe Libri et qui a été publiée ce mois-ci dans Nucleic Acids Research, un ensemble d’analyses biochimiques ont permis de dévoiler des aspects clés des mécanismes d’action du principal facteur de terminaison de la transcription non-codante qui est conservé de la levure à l’homme.

La transcription cachée est un phénomène répandu aussi bien chez les eucaryotes que chez les procaryotes. Elle se caractérise par une production massive d’ARNs non-codants au niveau de régions non-annotées du génome. Ce phénomène est potentiellement dangereux pour la cellule car il peut interférer avec l’expression normale des gènes. Chez Saccharomyces cerevisiae, l’hélicase Sen1 induit la terminaison précoce de la transcription non-codante et joue ainsi un rôle essentiel dans le contrôle de la transcription cachée. Les hélicases sont des enzymes qui utilisent l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour modifier des acides nucléiques ou des complexes protéine-acide nucléiques. Sen1 est très conservée et des mutations dans son homologue humain, senataxin, ont été associées à des maladies neurodégénératives. Malgré de nombreuses recherches menées sur ces protéines, leurs propriétés biochimiques ainsi que leurs mécanismes d’action restent peu connus. Dans cette étude, nous avons caractérisé biochimiquement les activités de Sen1 et nous avons étudié les mécanismes par lesquels elle induit la terminaison de la transcription.

Dans ce but, nous avons utilisé un ensemble de techniques in vitro, notamment un système de transcription-terminaison minimale qui contient uniquement des composants purifiés: Sen1, l’ARN polymérase II (Pol II) et les ADN matrices. Ce système nous permet de modifier les différents éléments de façon contrôlée afin de comprendre leur rôle précis dans la terminaison de la transcription. Nous avons tout d’abord analysé la fonction des différents domaines de Sen1 dans la terminaison. Sen1 est une protéine de taille importante qui possède un domaine central catalytique flanqué par deux domaines qui jouent un rôle dans l’interaction avec d’autres facteurs. Nous avons montré que le domaine central hélicase est suffisant pour déclencher la terminaison de la transcription in vitro, ce qui suggère que les autres domaines sont importants pour d’autres processus (régulation de l’activité, localisation dans le noyau, etc). Ensuite, nous avons montré que Sen1 utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour se déplacer sur des acides nucléiques simple bras, aussi bien sur l’ARN que sur l’ADN, dans le sens 5’ vers 3’. Nous avons alors étudié le rôle des différents acides nucléiques du système (ARN naissant et matrice d’ADN) dans la terminaison par Sen1. Nos résultats indiquent que l’interaction de Sen1 avec l’ADN n’est pas nécessaire pour la terminaison; en revanche Sen1 doit s’associer à l’ARN naissant et se déplacer vers la polymérase. Nous avons également montré qu’une fois que Sen1 entre en collision avec la Pol II, elle y exerce une action mécanique qui conduit à la terminaison uniquement quand la polymérase marque une pause. Cela indique que la terminaison est fortement dépendante de la pause transcriptionnelle. En conclusion, nos résultats constituent une avancée dans la compréhension des mécanismes de terminaison de la transcription par Sen1 et apportent des nouvelles pistes sur l’origine des maladies causées par des mutations dans senataxin.

Pour plus d’informations :
Biochemical characterization of the helicase Sen1 provides new insights into the mechanisms of non-coding transcription termination. Han Z, Libri D, Porrua O. Nucleic Acids Res. 2016 Dec 11.

Contact : Odil Porrua, équipe Métabolisme et fonction de l'ARN dans le noyau, tél. : + 33 (0)1 57 27 80 34

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