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Au cœur de la transcription

Structure du cœur du complexe TFIID. Les différents sous-unités du complexe (TAF4, TAF5, TAF6, TAF9 et TAF12) sont présentes chacune en 2 exemplaires et forment une structure symétrique. CREDIT: Gabor Papai.

The architecture of human general transcription factor TFIID core complex.

Bieniossek C, Papai G, Schaffitzel C, Garzoni F, Chaillet M, Scheer E, Papadopoulos P, Tora L, Schultz P, Berger I.

Nature 31 janvier 2013


6 janvier 2013

Des chercheurs de l’IGBMC viennent de dévoiler avec une très grande précision la structure de TFIID, molécule clé dans le processus de transcription de l’information génétique. Ces travaux menés conjointement avec des chercheurs de l’EMBL sont publiés le 6 janvier 2013 dans la revue Nature.

 

L’expression des gènes se déroule en deux étapes : la transcription de l’ADN en ARN, puis la traduction de cet ARN en protéines. En 2010, les chercheurs de l’équipe de Patrick Schultz à l’IGBMC s’étaient déjà penchés sur les mécanismes moléculaires de l’initiation de la transcription[ref] et étaient parvenus à décrypter le scénario moléculaire de ce processus. Depuis, leurs travaux se sont focalisés sur le cœur de cette machinerie, le facteur de transcription TFIID et l’exploration de sa structure.

 

Des échantillons de meilleure qualité

Alors que leur précédente étude utilisait des échantillons de TFIID purifiés à partir de levures, les chercheurs français se sont rapprochés de l’équipe d’Imre Berger à l’EMBL Grenoble, spécialisée dans la production recombinante de complexes multiprotéiques eucaryotes. Le principe de leur méthode : exprimer simultanément toutes les protéines du complexe dans des cellules d’insecte grâce à un baculovirus. Une fois les gènes intégrés dans le virus, ils sont fortement exprimés afin de produire les protéines en très grande quantité. La production du cœur du facteur TFIID était particulièrement compliquée à traiter car constitué de 5 sous-unités, ce qui impliquait d’insérer le même nombre de gènes dans un seul virus. Cette collaboration a permis aux équipes de Patrick Schultz et de Laszlo Tora de disposer d’échantillons humains particulièrement homogènes et stables.

 

Toujours plus de précision

La qualité des nouveaux échantillons utilisés a permis d’obtenir des résultats très précis par cryo-microscopie électronique. L’analyse numérique des images obtenues a dévoilé un modèle pseudo-atomique de TFIID. On savait déjà que ce complexe contenait 5 fragments protéiques : TAF4, TAF5, TAF6, TAF9 et TAF12, mais leur organisation spatiale et leur positionnement précis au sein de la structure demeuraient obscurs. Les résultats obtenus par microscopie électronique ont permis de déterminer la forme globale du cœur de TFIID à une résolution de 10 Å. Ensuite, comme un puzzle, les 5 sous-unités (dont la structure atomique était déjà connue) ont ainsi pu être replacées dans la structure globale de TFIID afin de modéliser le complexe en 3 dimensions.

 

Une histoire de symétrie

Dans cette étude, les chercheurs ont également montré que le cœur de la structure de TFIID était parfaitement symétrique, un résultat que les chercheur soupçonnaient en raison de la présence de 2 exemplaires de chacune des 5 sous-unités. En revanche, ils ont mis en évidence que lorsque les nouvelles sous-unités TAF8 et TAF10 viennent se greffer ultérieurement à la structure initiale, elles provoquent un réarrangement structural, empêchant ainsi le recrutement d’un deuxième jeu de ces protéines et brisant ainsi la symétrie du complexe. Ces résultats lèvent le voile sur les mécanismes d'assemblage de TFIIDlors d'une transition structurale cruciale permettant le passage d’une molécule symétrique à une molécule asymétrique.

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