Etude biochimique et structurale de deux enzymes de thiolation des ARNt dépendantes d’un centre [4Fe-4S] : la s2U54-ARNt thiolase TtuA et la s2U34-ARNt thiolase NcsA

Les ARN de transfert (ARNt) sont des composants essentiels de la machinerie de traduction génétique. Pour être fonctionnels, ces ARNt subissent des modifications chimiques post-transcriptionnelles. Ces modifications permettent d’améliorer la reconnaissance entre l’ARNt et ses partenaires durant la traduction et assurent ainsi la fidélité et l’efficacité de la traduction. Le soufre est présent dans plusieurs nucléosides au sein de ces ARNt, comme dérivé de la thiouridine (s4U8, s2U34, m5s2U54), de la 2-thioadénosine (ms2i6A37, ms2t6A37) et la 2-thiocytidine (s2C32).Mon projet a consisté en l’étude structurale et fonctionnelle de la famille d’enzymes TtcA/TtuA, une superfamille dépendante d’un centre [FeS] impliquée dans la thiolation des ARNt.La thiolation de la méthyl-uridine universellement conservée à la position 54, catalysée par l’enzyme TtuA, stabilise les ARNt de bactéries thermophiles et d’archées hyperthermophiles et est nécessaire pour la croissance à haute température de ces organismes. La thiolation de l’uridine en position 34 dans la boucle de l’anticodon, qui est nécessaire pour une croissance normale et la résistance aux stress chez la levure, est effectuée par deux systèmes complètement différents : la protéine MmnA qui a été bien étudiéE et est présente chez les bactéries et les mitochondries des organismes eucaryotes et les protéines NcsA/NcsA/Ctu1 dans tous les autres organismes, dont le cytoplasme des eucaryotes.Des études spectroscopiques, cristallographique et des tests d’activité de TtuA et NcsA ont montré que : (i) le centre [4Fe-4S] est coordonné par seulement trois cystéines qui sont entièrement conservées, permettant au quatrième fer de fixer du sulfure exogène, qui agit probablement comme agent sulfurant ; (ii) le site de fixation de l’ATP est adjacent au centre [4Fe-4S]. Un nouveau mécanisme de sulfuration des ARNt a été proposé, dans lequel l’atome de fer non liant du centre [4Fe-4S] catalytique fonctionne comme transporteur de soufre, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives sur la fonction des centres [Fe-S] en biologie.