RNA degradosomes are protein complexes that, by processing and degrading RNAs, shape the transcriptome to control gene expression. In many Gram-negative bacteria, RNA degradosomes are proteins located at the inner membrane of the bacterium. The reason for this localisation was not understood.
Using mutants that have free degradosomes in the cytoplasm, the scientists, in a paper published in the journal Plos Biologythe results of this study show that this localisation is important to preserve the quality of ribosome assembly.
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La maturation et la dégradation des ARN façonnent le transcriptome en générant des molécules stables nécessaires à la traduction (ARNr et ARNt) et en facilitant le turnover des ARNm nécessaire au contrôle post-transcriptionnel de l’expression des gènes. Chez les bactéries et dans le chloroplaste des plantes, les dégradosomes d’ARN sont des complexes multi-enzymes qui maturent et dégradent les ARN. Les dégradosomes d’ARN contenant la RNase E sont attachés à la membrane cytoplasmique interne chez une large famille de bactéries Gram-négatives (β- et γ-protéobactéries). Jusqu’à présent, la raison de leur localisation à la membrane n’était pas comprise.
In this study, scientists show that a mutant strain of Escherichia coli, in which the RNA degradosome is located inside the cell, accumulates 20S and 40S particles that are precursors of defective ribosome assembly. Their protein composition is abnormal and they contain precursors of RNase E-cleaved rRNAs. They concluded that the RNA degradosomes located inside the cell in the mutant strain interfere with the assembly of ribosomal subunits.
To better understand the mechanism, they showed in vitro that rRNAs contained in intact ribosomes are resistant to cleavage by RNase E, whereas protein-free rRNAs are easily degraded. This demonstrates that the compact structure of mature ribosomes protects rRNAs from degradation by RNase E.
La plupart des opérons des ARNr sont à proximité dans le nucléoïde, suggérant l’existence d’un nucléole bactérien. Les premières étapes de l’assemblage des ribosomes bactériens impliquent le repliement co-transcriptionnel des ARNr et la liaison des protéines ribosomales (r-protéines) dans le nucléoïde. De multiples voies d’assemblage agissent en parallèle dans des blocs coopératifs de repliement des ARNr pour constituer les domaines structurels des sous-unités ribosomales matures. Étant donné la complexité du processus d’assemblage des ribosomes, il n’est pas surprenant que des intermédiaires défectueux apparaissent occasionnellement.
Les dégradosomes d’ARN fixés à la membrane dans les cellules de type sauvage contrôleraient la qualité de l’assemblage des ribosomes après la libération des intermédiaires du nucléoïde. L’attachement du dégradosome d’ARN à la membrane cytoplasmique interne des bactéries empêche la dégradation inutile des précurseurs d’ARNr, expliquant ainsi pourquoi cet attachement est conservé dans toutes les β- et γ-protéobactéries. L’identification des molécules qui interfèrent avec la fixation du dégradosome d’ARN à la membrane cytoplasmique interne pourrait avoir des applications en pharmacologie et en biotechnologie.
Figure : Les dégradosomes d’ARN fixés à la membrane cytoplasmique interne contrôlent la qualité de l’assemblage des ribosomes après la libération des intermédiaires du nucléoïde.
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Attachment of the RNA degradosome to the bacterial inner cytoplasmic membrane prevents wasteful degradation of rRNA in ribosome assembly intermediates.
Hadjeras L, Bouvier M, Canal I, Poljak L, Morin-Ogier Q, Froment C, et al.
PLoS Biology. 5 janvier 2023. DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001942.
