Facteur de libération

Un facteur de libération est une protéine qui permet de mettre fin à la traduction en reconnaissant le codon de terminaison ou le codon d'arrêt dans une séquence d'ARNm . Ils sont nommés ainsi car ils libèrent de nouveaux peptides à partir du ribosome.

Lors de la traduction de l'ARNm, la plupart des codons sont reconnus par des molécules d'ARNt « chargées » , appelées aminoacyl-ARNt car elles adhèrent à des acides aminés spécifiques correspondant à l'anticodon de chaque ARNt . Dans le code génétique standard , il existe trois codons d'arrêt d'ARNm : UAG (« ambre »), UAA (« ocre ») et UGA (« opale » ou « ombre »). Bien que ces codons d'arrêt soient des triplets comme les codons ordinaires, ils ne sont pas décodés par les ARNt. Mario Capecchi a découvert en 1967 que, au contraire, les ARNt ne reconnaissent généralement pas du tout les codons d'arrêt et que ce qu'il a appelé « facteur de libération » n'était pas une molécule d'ARNt mais une protéine. Plus tard, il a été démontré que différents facteurs de libération reconnaissent différents codons d'arrêt.

Il existe deux classes de facteurs de libération. Les facteurs de libération de classe 1 reconnaissent les codons stop ; ils se lient au site A du ribosome d'une manière imitant celle de l'ARNt , libérant le nouveau polypeptide au fur et à mesure qu'il désassemble le ribosome. Les facteurs de libération de classe 2 sont des GTPases qui améliorent l'activité des facteurs de libération de classe 1. Cela aide le RF de classe 1 à se dissocier du ribosome.

Les facteurs de libération bactériens comprennent RF1, RF2 et RF3 (ou PrfA, PrfB, PrfC dans la nomenclature des gènes « facteurs de libération de peptides »). RF1 et RF2 sont des RF de classe 1 : RF1 reconnaît UAA et UAG tandis que RF2 reconnaît UAA et UGA. RF3 est le facteur de libération de classe 2. Les facteurs de libération eucaryotes et archaïques sont nommés de manière analogue, le nom étant changé en « eRF » pour « facteur de libération eucaryote » et vice versa. a/eRF1 peut reconnaître les trois codons stop, tandis que eRF3 (les archées utilisent à la place aEF-1α) fonctionne exactement comme RF3.

On pense que les facteurs de libération bactériens et archéo-eucaryotes ont évolué séparément. Les deux groupes de facteurs de classe 1 ne présentent pas d'homologie de séquence ou de structure entre eux. L'homologie dans la classe 2 est limitée au fait que les deux sont des GTPases . On pense que (b)RF3 a évolué à partir d' EF-G tandis que eRF3 a évolué à partir d' eEF1α .

Conformément à leur origine symbiotique, les mitochondries et les plastes eucaryotes utilisent des facteurs de libération de classe I de type bactérien. En avril 2019 , aucun rapport définitif d'un facteur de libération organellaire de classe II n'a pu être trouvé.

• RF1 (mitochondrial) : MTRF1 , MTRF1L , MRPL58 (ICT1), MTRFR (C12orf65)
• eRF1 : ETF1
• eRF3 : GSPT1 , GSPT2

Les structures cristallines du ribosome bactérien 70S lié à chacun des trois facteurs de libération ont été résolues, révélant des détails sur la reconnaissance des codons par RF1/2 et la rotation de type EF-G de RF3. cryo-EM ont été obtenues pour le ribosome mammifère eucaryote 80S lié à eRF1 et/ou eRF3, offrant une vue des réarrangements structurels causés par les facteurs. L'ajustement des images EM aux structures cristallines précédemment connues de parties individuelles permet une identification et une vue plus détaillée du processus.

Dans les deux systèmes, le (e)RF3 de classe II se lie au site GTPase universel sur le ribosome, tandis que les RF de classe I occupent le site A.

Les facteurs de libération de la classe 1 des bactéries peuvent être divisés en quatre domaines. Les domaines importants sur le plan catalytique sont les suivants :

• Motif « anticodon tripeptide » dans le domaine 2, P[AV]Tdans RF1 et SPFdans RF2. Un seul résidu participe réellement à la reconnaissance du codon stop via une liaison hydrogène.
• Le motif GGQ dans le domaine 3, essentiel à l'activité de la peptidyl-ARNt hydrolase (PTH).

Comme RF1/2 se trouve dans le site A du ribosome, les domaines 2, 3 et 4 occupent l'espace dans lequel les ARNt se chargent pendant l'élongation. La reconnaissance du codon stop active le RF, favorisant un changement de conformation de compact à ouvert, envoyant le motif GGQ au centre de peptidyltransférase (PTC) à côté de l'extrémité 3' de l'ARNt du site P. Par hydrolyse de la liaison ester peptidyl-ARNt, qui a montré une dépendance au pH in vitro , le peptide est coupé et libéré. ​​RF3 est toujours nécessaire pour libérer RF1/2 de ce complexe de terminaison de traduction.

Après la libération du peptide, le recyclage ribosomique est toujours nécessaire pour vider l'ARNt et l'ARNm du site P afin de rendre le ribosome à nouveau utilisable. Cela se fait en divisant le ribosome avec des facteurs comme IF1 – IF3 ou RRF – EF-G .

eRF1 peut être divisé en quatre domaines : N-terminal (N), moyen (M), C-terminal (C), plus un minidomaine :

• Le domaine N est responsable de la reconnaissance du codon stop. Les motifs incluent TASNIKSet YxCxxxF.
• Un motif GGQ dans le domaine M est essentiel à l'activité de la peptidyl-ARNt hydrolase (PTH).

Contrairement à la version bactérienne, eRF1–eRF3–GTP se lie en un sous-complexe, via un GRFTLRDmotif sur RF3. La reconnaissance du codon stop fait que eRF3 hydrolyse le GTP, et le mouvement qui en résulte place le GGQ dans le PTC pour permettre l'hydrolyse. Le mouvement provoque également un mouvement de +2-nt de l' empreinte du complexe de pré-terminaison. Le complexe aRF1–EF1α–GTP archéen est similaire. Le mécanisme de déclenchement est similaire à celui de l'aa-ARNt – EF-Tu –GTP.

Un système homologue est Dom34/ Pelota –Hbs1, un système eucaryote qui décompose les ribosomes bloqués. Il ne possède pas de GGQ. Le recyclage et la rupture sont assurés par ABCE1 .