BASE MOLÉCULAIRE DU DÉMARRAGE DE LA SYNTHÈSE DES PROTÉINES CHEZ LES HUMAINS
Pour fabriquer une protéine, le ribosome doit repérer sur l’ARN messager l’endroit où commencer sa lecture. Une séquence située autour de ce point de départ, appelée séquence de Kozak, l’aide à l’identifier.
Dans une étude publiée dans Nature Communications, des scientifiques révèlent comment le ribosome humain reconnaît cette séquence et favorise ainsi le démarrage de la synthèse protéique.
La séquence de Kozak : connue depuis 40 ans, mais comment fonctionne-t-elle ?
La synthèse protéique est un mécanisme moléculaire étroitement régulé chez toutes les espèces. Pour produire une protéine, le ribosome lit les instructions portées par un ARN messager (ARNm). Sa lecture commence généralement au niveau d’un groupe de trois nucléotides, appelé codon d’initiation et noté AUG. Mais reconnaître AUG ne suffit pas toujours : les nucléotides qui l’entourent influencent aussi l’efficacité du démarrage.
Décrite il y a plus de quarante ans, la séquence de Kozak correspond à un environnement de nucléotides favorable autour de ce codon. Deux positions jouent un rôle important : la position −3, avant l’AUG, et la position +4, juste après. La présence à ces positions d’une purine, l’une des deux familles de bases de l’ARN, qui comprend l’adénine et la guanine, favorise l’initiation de la traduction. La manière dont le ribosome distinguait ces bases restait toutefois mal comprise.
Une cavité du ribosome permet la reconnaissance de la séquence de Kozak
Dans un article publié dans la revue Nature Communications, les scientifiques ont étudié par cryo-microscopie électronique à haute résolution plusieurs complexes humains saisis juste avant le début de la synthèse protéique. Cette méthode permet de reconstituer leur structure à très haute résolution. En comparant des ARNm dont les positions −3 et +4 diffèrent, l’équipe a pu observer comment ces changements modifient leurs interactions avec le ribosome.
Avant le codon AUG, trois nucléotides de l’ARNm s’insèrent dans une cavité formée par l’ARN de la petite sous-unité du ribosome. Les scientifiques l’ont nommée « G-clamp », car deux guanines contribuent à l’encadrer. Cette cavité positionne le nucléotide −3 à proximité d’eIF2α, une protéine qui participe au démarrage de la traduction. Lorsqu’une purine (un nucléotide A ou G) occupe cette position, elle peut établir une interaction qui stabilise l’ensemble. Une pyrimidine (un nucléotide U ou C), base appartenant à l’autre famille de nucléotides, ne permet pas la même interaction.
Un ajustement des molécules stabilise l’ARN messager
À la position +4, la reconnaissance repose sur un autre mécanisme. En présence d’une purine, l’ARNm, l’ARN du ribosome et le facteur d’initiation eIF1A ajustent mutuellement leur position. Certaines de leurs bases se superposent alors comme les éléments d’une pile, ce qui stabilise la région de l’ARNm située après l’AUG. Cet agencement ne se forme pas de la même façon lorsqu’une pyrimidine occupe la position +4.
L’étude montre ainsi que l’ARN du ribosome participe directement à la reconnaissance de la séquence de Kozak, mais selon un mécanisme différent de celui connu chez les bactéries. Chez ces dernières, une séquence de l’ARN messager peut s’apparier à une séquence complémentaire de l’ARN ribosomique, ce qui aide à positionner le ribosome au point de départ de la traduction. Chez les eucaryotes, la reconnaissance de la séquence de Kozak repose sur l’empilement des bases et un ajustement de la forme des molécules. L’ARN ribosomique constitue le support de ces interactions, tandis que les facteurs eIF2α et eIF1A apportent une sélectivité supplémentaire. Ces résultats éclairent une étape fondamentale de la régulation de la production des protéines, avec des implications pour la compréhension de certaines maladies et la production de protéines thérapeutiques.
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CNRS BIOLOGIE - 20 octobre 2026 - https://www.insb.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/base-moleculaire-du-demarrage-de-la-synthese-des-proteines-chez-les-humains
En savoir plus : von Loeffelholz O, Barchet C, Holvec S, Abou Ramadan A, Protuc C, Maglott-Roth A, de Silva SNT, Hazemann I, Klaholz BP. Translation initiation by the Kozak mRNA sequence is based on a conformational readout on the ribosome. Nat Commun. 2026 Jul 8;17(1):8467. doi: 10.1038/s41467-026-73969-2. PMID: 42420270; PMCID: PMC13478227.
Contact :
Bruno Klaholz
Directeur de recherche CNRS
klaholz@igbmc.fr