Faire du stop : le système de transport de l'ARNm dans les cellules cérébrales révélé

Résumé: Les chercheurs ont réalisé des progrès significatifs dans la compréhension de la manière dont l’ARNm est distribué dans les cellules cérébrales. Ils ont découvert qu'un complexe protéique appelé FERRY aide les endosomes précoces (EE) à transporter les ARNm vers des parties distantes du neurone.

En utilisant la cryomicroscopie électronique, ils ont élucidé la structure de FERRY et comment il se lie aux ARNm. Ces découvertes pourraient approfondir notre compréhension des troubles neurologiques provoqués par un échec du transport de l’ARNm.

Faits marquants:

Source:Institut Max Planck

Des équipes des instituts MPI de Dresde, Dortmund, Francfort-sur-le-Main et Göttingen ont uni leurs forces pour obtenir la première preuve d'un complexe protéique responsable du transport de l'ARN messager dans les neurones.

Lointain si proche!

"Ces publications constituent une avancée majeure pour élucider les mécanismes sous-jacents à la distribution de l'ARNm dans les cellules cérébrales", explique Marino Zerial. Les cellules produisent des protéines vitales en utilisant l’ARNm comme modèle et les ribosomes comme imprimantes 3D.

« Pourtant, les cellules cérébrales ont un défi logistique à surmonter : une forme en forme d’arbre avec des branches qui peuvent s’étendre sur plusieurs centimètres dans le cerveau.

"Cela implique que des milliers d'ARNm doivent être transportés loin du noyau, ce qui ressemble à l'effort logistique nécessaire pour approvisionner correctement les supermarchés de tout un pays", explique Jan Schuhmacher, premier auteur de l'étude.

Jusqu’à présent, les chercheurs attribuaient le rôle de porteur aux compartiments sphériques à l’intérieur de la cellule, appelés endosomes tardifs. Cependant, les scientifiques du MPI affirment qu'une forme différente de compartiments, appelés endosomes précoces (EE), convient également comme porteurs d'ARNm, en raison de leur capacité à se déplacer dans les deux sens le long des réseaux routiers intracellulaires.

Dans la première publication, dirigée par Marino Zerial du MPI de Dresde, les scientifiques ont découvert la fonction d'un complexe protéique qu'ils ont appelé FERRY (Five-subunit Endosomal Rab5 and RNA/ribosome intermediarY).

Dans les neurones, FERRY est lié aux EE et fonctionne de manière similaire à une sangle d'arrimage pendant le transport : il interagit directement avec l'ARNm et le maintient sur les EE, qui deviennent ainsi des supports logistiques pour le transport et la distribution de l'ARNm dans les cellules cérébrales.

Détails complexes

Mais comment FERRY se lie-t-il à l’ARNm ? C'est alors qu'entre en jeu le groupe de Stefan Raunser du MPI Dortmund.

Dans la deuxième publication, Dennis Quentin et al. utilisé la cryomicroscopie électronique (cryo-EM) pour déduire la structure de FERRY et les caractéristiques moléculaires qui permettent au complexe de se lier à la fois aux EE et aux ARNm.

Le nouveau modèle atomique 3D de FERRY, avec une résolution de 4 Ångströms, montre un nouveau mode de liaison de l'ARN, qui implique des domaines en spirale. Les scientifiques ont également expliqué comment certaines mutations génétiques affectent la capacité de FERRY à relier l'ARNm, conduisant ainsi à des troubles neurologiques.

"Notre recherche jette les bases d'une compréhension plus complète des troubles neurologiques provoqués par un échec du transport ou de la distribution de l'ARNm, ce qui pourrait également conduire à l'identification de cibles thérapeutiquement pertinentes", explique Raunser.

Auteur:Johann JarzombekSource:Institut Max PlanckContact:Johann Jarzombek – Institut Max PlanckImage:L'image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre. « Bases structurelles de la liaison de l'ARNm par le complexe effecteur humain FERRY Rab5 » par Stefan Raunser et al. Cellule moléculaire

Abstrait

Base structurelle de la liaison de l'ARNm par le complexe effecteur FERRY Rab5 humain

Le complexe effecteur pentamérique FERRY Rab5 est un lien moléculaire entre l'ARNm et les endosomes précoces dans la distribution intracellulaire de l'ARNm.

Ici, nous déterminons la structure cryo-EM du FERRY humain. Il révèle une architecture unique en forme de pince qui ne ressemble à aucune structure connue des effecteurs Rab.

Une combinaison d'études fonctionnelles et mutationnelles révèle que, même si la bobine enroulée C-terminale Fy-2 agit comme région de liaison pour Fy-1/3 et Rab5, les bobines enroulées et Fy-5 concourent à se lier à l'ARNm.