Nouvelles perspectives sur la protéine de liaison à l'ARN Ssr1238 chez les cyanobactéries

Les Protéines liant l'ARN (RBPs) jouent un rôle crucial dans le contrôle de l'expression des gènes chez différents organismes. Récemment, plein de nouveaux RBPs ont été découverts chez des organismes allant de la levure aux humains. Chez les bactéries, ces protéines ont divers jobs importants, comme protéger certaines molécules d'ARN de la dégradation ou aider à gérer la dégradation de l'ARN. Ça inclut le démarrage de la fabrication des protéines, l'arrêt de la lecture des gènes, et l'assistance dans l'interaction entre différents types d'ARN.

Les Cyanobactéries sont uniques car c'est le seul groupe de bactéries qui dépend de la photosynthèse oxygène, ce qui les rend assez différentes des bactéries bien étudiées comme Bacillus subtilis et Escherichia coli. Un organisme modèle pour étudier les cyanobactéries est Synechocystis sp. PCC 6803, aussi connu sous le nom de Synechocystis 6803. Cet organisme a été le premier être vivant photosynthétique à avoir son génome entier séquencé. Il y a énormément de données disponibles sur la façon dont l'expression des gènes est régulée chez cet organisme, y compris des infos sur les promoteurs actifs et les différents ARN et protéines présents.

Dans Synechocystis 6803, plusieurs petites molécules d'ARN et riboswitches ont été identifiés qui aident l'organisme à réagir aux changements de lumière, de niveaux de fer et de métabolisme de l'azote. Cependant, jusqu'à présent, aucun RBP facilitant l'interaction entre les petites molécules d'ARN et leur ARNm cible n'a été trouvé dans Synechocystis 6803 ou d'autres cyanobactéries. Bien qu'il y ait une protéine similaire à Hfq trouvée dans de nombreuses cyanobactéries, les parties connues pour interagir avec l'ARN ne sont pas bien conservées. L'activité de liaison à l'ARN de Ssr3341, la protéine semblable à Hfq dans Synechocystis 6803, n'a pas été détectée. Pourtant, certaines protéines avec un motif de reconnaissance de l'ARN (RRM) qui ont été trouvées pour lier l'ARN dans des tests en laboratoire sont présentes dans toutes les cyanobactéries.

Certains de ces RRM dans Synechocystis, spécifiquement Rbp2 et Rbp3, sont impliqués dans le guidage de certains ARNm vers le système de membrane thylakoïde. Ça montre que beaucoup de choses sur le fonctionnement des RBPs chez les cyanobactéries restent à découvrir.

#La Protéine Ssr1238/Slr0743a

Ssr1238, aussi appelé Slr0743a, est une petite protéine trouvée dans Synechocystis 6803 qui appartient à la famille YlxR/Duf448. Cette protéine a 84 acides aminés et est basique, ce qui signifie qu'elle a un point isoélectrique élevé. Dans des recherches précédentes, Ssr1238 a été prédite comme un potentiel RBP basé sur divers résultats. Elle montre une relation lointaine avec les protéines YlxR trouvées chez d'autres bactéries.

#Conservation des Résidus Liant l'ARN

Une comparaison de différentes protéines YlxR a montré que Ssr1238 a certains résidus conservés qui pourraient être importants pour la liaison à l'ARN. Une analyse spécifique des protéines YlxR a montré que certains résidus clés pensés pour être impliqués dans la liaison à l'ARN chez Bacillus subtilis ne se trouvent pas dans Ssr1238. De plus, Ssr1238 a des paires uniques de résidus cystéine qui sont absents dans les protéines YlxR d'autres genres. Cela soulève des questions sur la fonction réelle de Ssr1238 chez les cyanobactéries.

Pour découvrir plus sur les rôles des protéines YlxR chez les cyanobactéries, des chercheurs ont cherché des molécules d'ARN et des protéines qui interagissent avec Ssr1238 dans Synechocystis 6803. Leurs découvertes ont montré que Ssr1238 interagit avec les parties ARN et protéique de RNase P, ainsi qu'avec au moins un autre ARN sans lien. Ils ont trouvé que la surproduction de Ssr1238 augmente les niveaux de tous les 44 ARNt présents dans Synechocystis 6803 et encourage l'expression de quelques ARNm liés au stress.

#Interactions des Protéines Liant l'ARN

Le gène ssr1238 est situé près d'autres gènes importants liés à la transformation de l'ARN. L'arrangement de ces gènes suggère un lien avec les processus de transcription et de traduction. La présence de Ssr1238 dans divers génomes de cyanobactéries indique que c'est une caractéristique commune et essentielle parmi ces organismes.

Les protéines YlxR/Ssr1238 dans les cyanobactéries contiennent des paires de résidus cystéine conservés, qui sont censés jouer un rôle dans la liaison à un cluster fer-soufre. C'est une distinction importante par rapport aux protéines YlxR trouvées chez Bacillus, où ces paires de cystéine ne sont pas présentes.

#Crosslinking et Séquençage UV

Pour déterminer quel ARN Ssr1238 lie, les chercheurs ont construit un plasmide spécial avec une version taguée de ssr1238 et l'ont introduit dans Synechocystis 6803. Après avoir cultivé les cellules, ils ont appliqué de la lumière UV pour former des liaisons entre Ssr1238 et tout ARN avec lequel il interagissait. Après avoir extrait l'ARN, ils l'ont séquencé pour identifier les transcrits liés.

L'analyse a révélé que l'ARN de RNase P était significativement enrichi, indiquant une forte relation. Les motifs de couverture indiquaient que Ssr1238 lie des régions spécifiques de l'ARN de RNase P. En revanche, l'ARNm ssr1238 n'a pas montré de liaison significative avec Ssr1238, ce qui signifie que l'interaction n'était pas mutuelle.

En plus de l'ARN de RNase P, un segment d'ARN hautement enrichi dérivé du gène ssl3177 a également été détecté. Cette région contenait une forte structure secondaire potentielle qui mettait encore plus en évidence son importance. Le segment semblait aider à stabiliser l'ARN et à prévenir la terminaison prématurée de la traduction.

#Effets de la Surproduction

Les chercheurs voulaient aussi voir ce qui se passe quand Ssr1238 est surproduite dans Synechocystis. Après avoir induit la surproduction pendant 24 heures, ils ont observé des changements dans les niveaux de transcrit de nombreux gènes. Certains gènes ont montré une expression accrue, tandis que d'autres ont diminué. Notamment, toutes les 44 espèces d'ARNt présentes à Synechocystis ont montré des niveaux élevés, ce qui indique que Ssr1238 pourrait jouer un rôle dans la stabilisation et la promotion de ces ARNt.

L'étude a révélé que la surproduction de Ssr1238 a entraîné l'upregulation de gènes liés au stress et a montré que la composition globale du transcriptome a changé. Ça met en évidence comment Ssr1238 pourrait contribuer à la façon dont l'organisme réagit à différentes conditions de stress.

#Interactions Protéiques avec Ssr1238

Une analyse plus poussée par des expériences de co-immunoprécipitation a indiqué que Ssr1238 interagit avec de nombreuses protéines, y compris celles impliquées dans le métabolisme de l'ARN et le traitement de l'azote. Cela incluait des protéines comme la sous-unité protéique de ribonucléase P et divers enzymes importantes pour la modification de l'ARN.

Fait intéressant, certaines protéines liées au métabolisme de l'azote, comme la synthétase de cyanophycine, ont également été trouvées aux côtés de Ssr1238. Ces découvertes suggèrent que Ssr1238 pourrait jouer un rôle dans un réseau de protéines qui ensemble gèrent la production et le traitement à la fois des ARN et des composés azotés, indiquant qu'elle a un rôle plus large dans la fonction cellulaire.

#Conclusion

Les études sur Ssr1238 et ses interactions avec l'ARN et les protéines offrent un aperçu précieux de la façon dont les cyanobactéries gèrent leur expression génétique et leurs fonctions cellulaires. Les preuves soutiennent l'idée que Ssr1238 fonctionne comme une protéine liant l'ARN, modulant possiblement l'activité de RNase P et influençant les niveaux d'ARNt. Avec plus de recherches, la compréhension de Ssr1238 et de ses interactions pourrait révéler des notions plus profondes sur les systèmes complexes qui aident ces bactéries à survivre et à prospérer dans leur environnement.