Les structures au niveau atomique montrent comment la fidélité est maintenue dans la synthèse des protéines chez les eucaryotes

Au cours de la synthèse des protéines, l'ARN messager (ARNm) et les ARN de transfert (ARNt) doivent être rapidement transloqués à travers le ribosome pour faire avancer le cadre de lecture traductionnel d'un codon. Chez les eucaryotes, la translocation est accélérée par le facteur d'élongation 2 (eEF2, également appelé translocase). L'interruption du maintien du cadre de lecture de l'ARNm peut conduire à la production de protéines aberrantes qui, si elles ne sont pas éliminées, déclenchent des effets cellulaires délétères. Jusqu'à récemment, la grande complexité du ribosome eucaryote 80S, entravait l'étude structurale à haute résolution de la translocation eucaryote, sans doute l'opération mécanistique la plus complexe de la synthèse des protéines.
Dans cette étude, les scientifiques ont déterminé grâce à la cryo-microscopie électronique dix structures à haute résolution du ribosome eucaryote de Saccharomyces cerevisiae en complexe avec le module de translocation intégral composé de l'ARNm, du peptidyl-ARNt et de l'ARNt déacylé. Parmi les dix intermédiaires, dont la plus haute résolution a atteint 1,97 Å, sept ont été co-résolus avec la « translocase » (eEF2) native de Saccharomyces cerevisiae liée au ribosome. Une telle collection d'intermédiaires de translocation piégés dans la transition de l'état précoce à l'état tardif de la translocation montre d’importants changements conformationnels à grande échelle et révèle comment le module composé de l’ARNm, des ARNt et de la chaîne peptidique naissante est déplacé sur des distances d'environ 30 à 50 Å avant d’atteindre la position quasi-finale de translocation. Ils ont caractérisé des intermédiaires de translocation eucaryotes dont l'existence n'avait été qu'hypothétique sur la base de la translocation bactérienne, mais dont les reconstructions n'avaient jamais été rapportées. Cette étude révèle également que la complexité supplémentaire de l'appareil traductionnel eucaryote, par rapport au système bactérien, est reflétée par des mécanismes plus sophistiqués et plus finement régulés quant au maintien du module ARNm/ARNt2 au cours de sa translocation à travers le ribosome.
En apportant un éclairage sur les étapes intermédiaires de translocation, les scientifiques contribuent à affiner la compréhension du processus de synthèse des protéines chez les organismes eucaryotes.

Légende | La translocation du ribosome eucaryote. Reconstructions par cryo-microscopie électronique à haute résolution d'états intermédiaires de translocation, montrant le recrutement (1), l'accommodation (2) et la dissociation (3) du facteur d'élongation 2 (eEF2, « translocase », en rouge) du ribosome eucaryote. Les flèches noires indiquent l'avancement de la translocation et l’éventuelle réversibilité des étapes. Les angles indiquent la rotation des domaines « corps »  (bleu) et « tête » (cyan) de la petite sous-unité ribosomique par rapport à l'état classique (NR), autour des axes verticaux et perpendiculaires, respectivement. Après le recrutement, la « translocase » accélère le déplacement des ARNt à travers cinq états intermédiaires de translocation (TI) ; ce déplacement est associé à des mouvements de la petite sous-unité ribosomique, à savoir la rotation du domaine de « corps » vers l'arrière (bleu à gris), le mouvement de pivotement du domaine de « tête » vers l'avant (bleu clair à violet) et de pivotement vers l'arrière (violet à gris). Enfin, l'intermédiaire NR affiche les positions finales de la translocation. Deux autres intermédiaires de translocation (non illustrés) ont été résolus.