Polysome - Polysome
Un polyribosome (ou polysome ou ergosome ) est un groupe de ribosomes liés à une molécule d'ARNm comme des « billes » sur un « fil ». Il se compose d'un complexe d'une molécule d'ARNm et de deux ou plusieurs ribosomes qui agissent pour traduire les instructions d' ARNm en polypeptides . Initialement inventés "ergosomes" en 1963, ils ont été caractérisés par Jonathan Warner, Paul M. Knopf et Alex Rich .
Les polysomes se forment pendant la phase d'élongation lorsque les ribosomes et les facteurs d'élongation synthétisent le polypeptide codé. Plusieurs ribosomes se déplacent le long de la région codante de l'ARNm, créant un polysome. La capacité de plusieurs ribosomes à fonctionner sur une molécule d'ARNm explique l'abondance limitée d'ARNm dans la cellule. La structure des polyribosomes diffère entre les polysomes procaryotes, les polysomes eucaryotes et les polysomes liés à la membrane. L'activité des polysomes peut être utilisée pour mesurer le niveau d'expression des gènes grâce à une technique appelée profilage polysomal.
Structure
Les technologies de microscopie électronique telles que la coloration, l'ombrage des métaux et les sections cellulaires ultra-minces étaient les méthodes originales pour déterminer la structure des polysomes. Le développement des techniques de cryomicroscopie électronique a permis d'augmenter la résolution de l'image, conduisant à une méthode plus précise pour déterminer la structure. Différentes configurations structurelles des polyribosomes pourraient refléter une variété de traduction des ARNm. Une enquête sur le rapport de la forme polyribosomique a élucidé qu'un nombre élevé de polysomes circulaires et en zigzag ont été trouvés après plusieurs cycles de traduction. Une plus longue période de traduction a provoqué la formation de polysomes hélicoïdaux 3-D densément emballés. Différentes cellules produisent différentes structures de polysomes.
Procaryote
On a découvert que les polysomes bactériens forment des structures à double rangée. Dans cette conformation, les ribosomes sont en contact les uns avec les autres par des sous-unités plus petites. Ces structures à double rangée ont généralement une trajectoire « sinusoïdale » (zigzag) ou hélicoïdale 3-D. Dans le chemin "sinusoïdal", il existe deux types de contact entre les petites sous-unités - "de haut en haut" ou "de haut en bas". Dans la trajectoire hélicoïdale 3-D, seul le contact « de haut en haut » est observé.
Les polysomes sont présents dans les archées, mais on en sait peu sur la structure.
eucaryote
Dans les cellules
des études in situ (en cellule) ont montré que les polysomes eucaryotes présentent des configurations linéaires. Des hélices 3D densément emballées et des polysomes planaires à double rangée ont été trouvés avec un emballage variable comprenant des contacts « de haut en haut » similaires aux polysomes procaryotes. Les polyribosomes 3D eucaryotes sont similaires aux polyribosomes 3D procaryotes en ce qu'ils sont « des hélices gauches densément emballées avec quatre ribosomes par tour ». Cet emballage dense peut déterminer leur fonction en tant que régulateurs de la traduction, les polyribosomes 3-D étant trouvés dans les cellules de sarcome en utilisant la microscopie à fluorescence.
Sans cellule
La microscopie à force atomique utilisée dans des études in vitro a montré que des polysomes eucaryotes circulaires peuvent être formés par un ARNm polyadénylé libre en présence du facteur d'initiation eIF4E lié à la coiffe 5' et de la PABP liée à la queue 3'-poly(A). Cependant, cette interaction entre la coiffe et la queue poly(A) médiée par un complexe protéique n'est pas un moyen unique de circulariser l'ARNm polysomal. Il a été découvert que des polyribosomes topologiquement circulaires peuvent être formés avec succès dans le système traductionnel avec un ARNm sans coiffe ni queue poly(A) ainsi qu'un ARNm coiffé sans queue 3'-poly(A).
Membrané
Les polyribosomes liés aux membranes sont limités par un espace à 2 dimensions donné par la surface de la membrane. La restriction des contacts interribosomiques provoque une configuration de forme ronde qui organise les ribosomes le long de l'ARNm de sorte que les sites d'entrée et de sortie forment une voie lisse. Chaque ribosome est tourné par rapport au précédent, ressemblant à une spirale plane.
Profilage
Le profilage polysomal est une technique qui utilise le cycloheximide pour arrêter la traduction et un gradient de saccharose pour séparer l'extrait cellulaire résultant par centrifugation. Les ARNm associés aux ribosomes migrent plus rapidement que les ARNm libres et les ARNm associés aux polysomes migrent plus rapidement que les ARNm associés aux ribosomes. Plusieurs pics correspondant à l'ARNm sont révélés par la mesure de la protéine totale à travers le gradient. L'ARNm correspondant est associé à un nombre croissant de ribosomes sous forme de polysomes. La présence d'ARNm à travers le gradient révèle la traduction de l'ARNm. Le profilage polysomal est appliqué de manière optimale aux cellules et tissus cultivés pour suivre l'état traductionnel d'un ARNm identifié ainsi que pour mesurer la densité des ribosomes. Cette technique a été utilisée pour comparer le statut traductionnel des ARNm dans différents types de cellules.
Par exemple, le profilage polysomal a été utilisé dans une étude pour étudier l'effet du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) dans les cellules de mammifères. Les données du profilage polysomal ont montré que les ARNm de l'hôte sont supplantés par les ARNm viraux pour les polysomes, diminuant ainsi la traduction de l'ARNm de l'hôte et augmentant la traduction de l'ARNm viral.