La régulation post-transcriptionnelle de l'expression génique : un autre rôle de la protéine Staufen1 Post-transcriptional regulation of gene expression: another role for Staufen1

Il est admis qu'après la transcription de l'ADN en ARNm, plusieurs protéines se fixent sur des séquences/structures particulières de l'ARNm. Ces complexes dictent le destin de chaque ARNm quant à sa stabilité, son transport et sa traduction [1]. Staufen1 est l'une de ces protéines qui lient des structures double-brin de l'ARNm [2-4]. De nombreux travaux tant chez les mammifères que chez le xénope ou la drosophile ont montré le rôle joué par Staufen1 dans le transport et la localisation des ARNm dans les ovocytes et les neurones. Ces phénomènes de localisation de l'ARN et de traduction locale sont essentiels, entre autres, pour l'établissement des axes embryonnaires, la division asymétrique des neuroblastes et la plasticité synaptique [6]. Chez les mammifères, Staufen1 se retrouve majoritairement associé aux ribosomes et/ou au réticulum endoplasmique rugueux [3, 4]. Dans les neurones, il est retrouvé dans les granules d'ARN du corps cellulaire et des dendrites [7]. Récemment, nous avons isolé des complexes ribonucléoprotéiques contenant Staufen1 et identifié plusieurs ARNm associés à ces complexes [8]. Parmi ceux-ci, l'ARNm du facteur de ribosylation de l'ADP (Arf1) codant pour une GTPase impliquée dans le transport vésiculaire a été étudié plus en détail (voir plus loin). Parallèlement, nous avons récemment identifié Staufen1 dans un criblage visant la recherche de partenaires protéiques interagissant avec Upf1 [8], un facteur impliqué dans la dégradation des ARNm porteurs de codon non-sens (NMD, non-sense mediated RNA decay). Le NMD est un mécanisme de contrôle de la qualité des ARNm [9]. Lors de la transcription, des erreurs dans l'incorporation des nucléotides peuvent engendrer des mutations donnant lieu à l'apparition de codon non-sens à l'intérieur de la séquence codante (Figure 1A). La traduction de ces ARNm mutés créerait des protéines tronquées ayant un potentiel néfaste pour la cellule. Pour déterminer si Staufen1 faisait partie du mécanisme NMD, nous avons étudié l'effet de la sous-expression de Staufen1 sur l'abondance d'un ARNm qui contient un codon non-sens dans sa région codante et qui est par conséquent sensible à la dégradation par le NMD (Figure 1B-1). La sous-expression, par la technique des ARN interférents [10], d'un facteur important pour le NMD devrait stabiliser ce transcrit et en augmenter la quantité dans la cellule. Nous avons constaté que la sous-expression de Staufen1 ne change pas le niveau de ce transcrit, contrairement à ce qui se produit après la sous-expression de l'un ou l'autre des différents facteurs Upf impliqués dans le NMD. Ces résultats ne plaident pas en faveur d'un rôle joué par Staufen1 dans le NMD. Si Staufen1 n'a pas d'effet sur le NMD, quelle est la signification de son association avec Upf1? Pour répondre à cette question, nous avons d'abord montré que la sous-expression de Staufen1 résulte en une augmentation du niveau stationnaire du transcrit endogène Arf1 [8]. Cette augmentation ne vient pas d'un effet transcriptionnel, mais de l'allongement de la demi-vie du transcrit. Ce résultat montre que Staufen1 est impliqué dans une voie qui module la stabilité/dégradation des ARN auxquels il est lié. Par quel mécanisme Staufen1 peut-il moduler la stabilité/dégradation des transcrits auxquels il est lié ? Serait-il possible que la simple liaison de Staufen1 en aval d'un codon de terminaison normal soit suffisante pour provoquer la dégradation du transcrit ? Nous avons testé cette hypothèse par différentes approches [8]. Tout d'abord, nous avons recruté Staufen1 sur un transcrit rapporteur et avons observé la dégradation du transcrit uniquement lorsque Staufen1 se lie en aval du codon de terminaison normal (Figure 1B-2, 1B-3). De même, nous avons montré que la séquence d'ARN reconnue par Staufen1 est située dans la région 3' non traduite, …