Le ribosome mitochondrial de plante: un ribosome bactérien "augmenté"

La traduction, l'étape finale de l'expression des gènes, est universellement réalisée par les ribosomes. Ces machines moléculaires essentielles sont composées d’ARN et de protéines. Déterminer la structure des ribosomes et comprendre comment fonctionne réellement la traduction a été un défi majeur de la biologie moléculaire depuis ses débuts. Les premières structures à haute résolution ont pu être résolues par cristallographie aux rayons X, en 1999 pour un ribosome bactérien et en 2011 pour un ribosome eucaryote. La détermination de la structure de ribosomes attachés aux membranes et très peu abondants, tels que les ribosomes mitochondriaux (mitoribosomes), était considérée comme un rêve inaccessible jusqu'à l'avènement des techniques récentes de cryo-microscopie électronique (cryo-EM).

Utilisant ces techniques, les chercheurs ont pu déterminer la structure à haute résolution du ribosome mitochondrial de plante. Cette étude révèle son architecture fine et identifie les fonctions de nouvelles protéines, en particulier des protéines dites "à pentatricopeptide repeat" spécifiques des mitoribosomes de plante. Alors qu’il était communément admis que l’augmentation du nombre de protéines ribosomales dans les mitoribosomes avait compensé la réduction de la taille des ARN ribosomiques au cours de l’évolution, cette étude a montré que chez les plantes, le nombre de protéines ribosomales et la taille des ARN ribosomiques ont tous deux augmenté au cours de l’évolution. Plus particulièrement, le ribosome mitochondrial de plante comprend 82 protéines, alors que le ribosome bactérien contient 54 protéines et ses ARN ribosomiques sont en moyenne 15% plus grands que les ARN ribosomiques bactériens.

Cette observation illustre de manière unique un processus d’évolution constructive menant d’un ribosome procaryote ancestral à un ribosome eucaryote spécialisé dans les mitochondries de plante.

Pour en savoir plus
Cryo-EM structure of the RNA-rich plant mitochondrial ribosome.
Waltz F, Soufari H, Bochler A, Giegé P, Hashem Y.
Nat Plants. 2020 Apr 6. doi: 10.1038/s41477-020-0631-5.