Contraintes Biologiques au cours de l'₫pissage alternatif.

Application au virus HIV

ARC-CPB 3/06/2002

Prot₫ine

ADN

ARN pr₫messager

ARN messager

EpissageEpissage

L₫pissage

Les ARN pr₫messagers contiennent des s₫quences codantes appel₫es exons exons (« exprim₫ ») (« exprim₫ ») et des s₫quences non codantes appel₫es intronsintrons (« intrus ») (« intrus »).

Ces ARN pr₫messagers subissent un processus de maturation appel₫ ₫pissage₫pissage au cours duquel les introns sont ₫limin₫s et les exons sont joints les uns aux autres.

La r₫action d₫pissage

ARN pr₫messagerExon 2Intron

ARN messagerExon 1 Exon 2

Exon 1

Exon 2Exon 1

Intron en lasso+

Interm₫diaires

Les signaux d₫pissage

Exon 2Exon 1

Site Site donneurdonneur

(SD)(SD)

Site accepteurSite accepteur

(SA)(SA)

BPBP

Exon 2Exon 1BPBP

Exon 1 Exon 2 +

BPBP

Les signaux d₫pissage

Des complexes form₫s Des complexes form₫s ddARN et de prot₫ines se ARN et de prot₫ines se

fixent sur les signaux fixent sur les signaux dd₫pissage et ₫pissage et

rapprochent les deux rapprochent les deux exons.exons.

SDSD SASA

BPBP

SDSDSASA

BPBP

spliceosome

SASA

SDSD

SDSD

SASA

L₫pissage alternatif

Certains ARN pr₫messagers contiennent plusieurs Certains ARN pr₫messagers contiennent plusieurs exons qui peuvent ₨tre inclus ou exclus lors de la exons qui peuvent ₨tre inclus ou exclus lors de la

r₫action dr₫action d₫pissage : ₫pissage :

L₫pissage alternatif

Exon 2Exon 1 Exon 3 Exon 4SD 1SD 1 SD 2SD 2 SD 3SD 3 SD 4SD 4SA 2SA 2 SA 3SA 3SA 1SA 1 SA 4SA 4

Exon 1Exon 1 Exon 2Exon 2 Exon 3Exon 3 Exon 4Exon 4

Exon 1Exon 1 Exon 3Exon 3 Exon 4Exon 4

Exon 1Exon 1 Exon 4Exon 4

Exon 1Exon 1 Exon 3Exon 3 Exon 4Exon 4

Exon 1Exon 1 Exon 2Exon 2 Exon 3Exon 3 Exon 4Exon 4

......

ARN messagers

L₫pissage alternatif

LLARN du virus HIV-1ARN du virus HIV-1 est ₫galement ₫piss₫ de mani₩re alternative.

Il poss₩de 4 sites donneurs et 8 sites accepteurs qui peuvent ₨tre utilis₫s en combinaisons multiples pour produire une quarantaine dARN messagers.

Comment se fait le choix des sites dComment se fait le choix des sites d₫pissage ?₫pissage ?

L₫pissage alternatif du virus HIV-1

Les sites accepteurs de lLes sites accepteurs de lARN pr₫messager du virus ARN pr₫messager du virus HIV-1 sont peu efficaces en ₫pissage.HIV-1 sont peu efficaces en ₫pissage.

Intervention de prot₫ines qui vont r₫guler le choix des Intervention de prot₫ines qui vont r₫guler le choix des sites dsites d₫pissage en se fixant sur l₫pissage en se fixant sur lARN pr₫messager.ARN pr₫messager.

SDSD SASA

BPBP

SDSDSASA

S₫quence S₫quence r₫gulatricer₫gulatrice

L₫pissage alternatif du virus HIV-1SDSD SASA

BPBP

SDSDSASA

SDSDSASA SDSD SASA

BPBP

Epissage

Fixation de Fixation de prot₫ines prot₫ines

activatricesactivatrices

SRSRSASA SDSD SASA

BPBP

SDSD

Pas d₫pissage

Fixation de Fixation de prot₫ines prot₫ines

inhibitricesinhibitrices

hnhnRNPRNP

L₫pissage alternatif du virus HIV-1

Le ratio des quantit₫s de prot₫ines SR et hnRNP va Le ratio des quantit₫s de prot₫ines SR et hnRNP va moduler le choix des sites dmoduler le choix des sites d₫pissage.₫pissage.

SDSDSASA SDSD SASA

BPBP

Epissage

SASA SDSD SASA

BPBP

SDSD

Pas d₫pissage

SRSRhnhn

RNPRNP

L₫pissage alternatif du virus HIV-1

La s₫quence activatrice dLa s₫quence activatrice d₫pissage (« ESE ») est parfois ₫pissage (« ESE ») est parfois juxtapos₫e à la s₫quence inhibitrice (« ESS »).juxtapos₫e à la s₫quence inhibitrice (« ESS »).

SDSDSASA SDSD SASA

BPBP

SRSR hnhnRNPRNP

ESEESE ESSESSLa fixation de prot₫ines SR sur La fixation de prot₫ines SR sur llESE emp₨che la fixation de ESE emp₨che la fixation de

prot₫ines hnRNP sur lprot₫ines hnRNP sur lESS et ESS et vice-vice-versaversa..

Là encore, le ratio des quantit₫s de prot₫ines SR et hnRNP va Là encore, le ratio des quantit₫s de prot₫ines SR et hnRNP va moduler le choix des sites dmoduler le choix des sites d₫pissage.₫pissage.

L₫pissage alternatif du virus HIV-1

Cas dCas dune s₫quence r₫gulatrice situ₫e dans lune s₫quence r₫gulatrice situ₫e dans lintron : intron :

SASA SDSD SASA

BPBP

SDSD

Pas d₫pissage

ISSISS

SASA SDSDSDSD SASA

BPBPESEESE

Pas d₫pissage

ESEESE

Vers la mod₫lisation du ph₫nom₩ne

Importance des zones dactivation d₫pissage (ESE) Active les signaux d₫pissage

Importance des zones dinhibition d₫pissage (ESS) D₫sactive les signaux d₫pissage

Comp₫tition entre ESE et

ESS

Des prot₫ines r₫gulatrices d₫pissage

Les prot₫ines SR activent le site ESE Les prot₫ines hnRNP activent le site ESS

Épissage est fonction de :

La quantit₫ de prot₫ines r₫gulatrices

La pr₫sence de sites de r₫gulation (ESE et ESS)

SR

hnRNP

R₫gulation ESE

ESS

excision

Modulation lin₫aire

SD

SA

Signaux d₫pissage

activ₫s

Sch₫ma conceptuel

Modulation de lactivation

La modulation peut aussi ₨tre d₫pendante dun crit₩re fonctionnel: exemple lespace

Activation plus forte proche en aval du site d₫pissage

Inhibition plus forte proche en aval du site d₫pissage Rôle invers₫ en amont du site d₫pissage

Modulation de lactivation de ESE

Puissance dactivation

Puissance dinhibition

Distance fonctionnelle

Site d₫pissage

5 3

Modulation de lactivation de ESSPuissance dactivation

Puissance dinhibition

Distance fonctionnelle

Site d₫pissage5 3

Perspectives en ?-calcul

Succession de signaux dactivation Modulation de la distance par la propri₫t₫ du canal Int₫gration de mod₩le qualitatif d₫chelles sous-jacentes

Approche possible pour ₫tudier le probl₩me de contrainte spatiale (probl₩me de transfert d₫chelles en biologie)

Concr₩tement

Donn₫es bibliographiques Donn₫es exp₫rimentales

Application aux sites A2 et A3 de HIV

Sites A2 et A3

5 3ESS ESSESE

Sites A2

Pour SR et hnRNP donn₫es

R₫sultats connus

Site A3