• Génétique: la structure atomique de SAGA obtenue par cryo microscopie électronique explique comment SAGA interagit avec la protéine TBP! ____¤202002

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Structure of SAGA and mechanism of TBP deposition on gene promoters», ont été publiés dans la revue Nature, a permis de décrire la structure atomique de SAGA obtenue par cryo microscopie électronique, qui éclaire ses différentes fonctions et explique comment SAGA interagit avec la protéine TBP et régule son activité d’initiation de la transcription prélude à la synthèse d’ARN messager.

     

    Relevons tout d'abord que le co-activateur SAGA, «composé de 19 protéines», est «une machine moléculaire impliquée dans l’expression des gènes et la différentiation cellulaire» qui «fait le lien entre l’organisation du génome sous forme de chromatine, les voies de signalisation cellulaires et l’initiation de la transcription prélude à la synthèse d’ARN messager».

     

    Concrètement, «pour initier la transcription d’un gène particulier», les séquences d’ADN régulatrices «placées en amont des gènes» sont «reconnues par des protéines activatrices en réponse aux voies de signalisation cellulaires» et induisent «une reprogrammation de l’organisation de la chromatine pour libérer l’information génétique et la rendre accessible à la machinerie de transcription».

     

    Le complexe multiprotéique SAGA («un acronyme pour Spt-Ada-Gcn5-Acetyltransferase»), «recruté par les activateurs», modifie «la chromatine grâce à deux activités enzymatiques». D'une part, «la sous-unité Gcn5 permet d’acétyler des résidus lysine, notamment des histones, autour desquelles s’enroule l’ADN pour former le nucléosome, l’unité de base de la chromatine» («L’acétylation des histones participe à la décompaction de la chromatine»).

     

    SAGA est aussi en mesure «d’interagir avec la protéine TBP (pour TATA-box Binding Protein) dont le rôle est central pour la transcription de tous les gènes» puisque «la protéine TBP initie l’assemblage de la machinerie de transcription et positionne l’ARN polymérase en amont du gène à transcrire afin de synthétiser un ARN messager selon les instructions codées par l’ADN». Plus précisément, «SAGA régule l’interaction de TBP avec promoteur des gènes et empêche la transcription illégitime de séquences d’ADN non codantes».

     

    Pour sa part, l'étude ici présentée a réalisé une analyse structurale «de SAGA en complexe avec la protéine TBP». Pour cela, «SAGA a été purifié à partir d’extraits de levure», une première étape «cruciale pour obtenir une population homogène de molécules», qui «est compliquée par la faible abondance de SAGA dans chaque cellule et par sa sensibilité à l’action des protéases cellulaires». De ce fait, «une étude préliminaire des conditions de purification a été nécessaire pour obtenir des molécules identiques de qualité irréprochable».

     

    Ensuite, un cryo microscope électronique Titan a été utilisé «pour enregistrer une image agrandie des molécules dont les dimensions n’excèdent pas 30 milliardièmes de mètre ou 30 nanomètres».  L’observation de la molécule, «figée dans un film de glace amorphe pour préserver au mieux son architecture sous forme hydratée», requiert que l'opération «se fasse en conditions cryogéniques à une température de -176°C».

     

    Ainsi, «deux millions d’images moléculaires ont été enregistrées puis combinées pour construire une représentation en trois dimensions de SAGA» et « après affinement de la structure, des détails aussi petits que 0.35 nanomètre ont pu être détectés et un modèle positionnant plus de 40.000 atomes de SAGA a pu être proposé».

     

    Il est ainsi apparu que «l’un des deux lobes constituant SAGA est presque entièrement occupé par la sous-unité protéique géante Tra1 formée de 3800 acides aminés organisés en répétions d’hélice-boucle-hélice appelé HEAT et comportant un domaine kinase inactif», un module «essentiel pour interagir avec les protéines activatrices et pour recruter SAGA en amont des gènes à transcrire». Comme «la sous-unité humaine TRRAP, homologue à Tra1, est fréquemment mutée dans certaines formes de cancer», l'étude a cartographié ces mutations sur la structure tridimensionnelle.

     

    En fin de compte, «la structure de SAGA explique de nombreuses observations génétiques sur le rôle de ses sous-unités et établit un nouveau paradigme pour la régulation de la fonction de TBP».

     

     


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