G-quadruplexe

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Figure 1: Structure d'un G-quadruplexe. Gauche: G-quartet. droite: G-quadruplexe intramoléculaire

Les G-quadruplexes (G4) sont des structures secondaires à quatre brins que peuvent adopter les acides nucléiques (ADN ou ARN) riches en guanines. Cette structure repose sur des appariements de base de type Hoogsteen formant un plateau de 4 guanines (G), aussi appelé « quartet ». L’empilement parallèle et ininterrompu d’au moins 2 quartets, intercalés par un cation monovalent (sodium ou potassium) stabilisant la structure, constitue le G4. Ceci implique une structure primaire d’ADN contenant 4 paires de G pouvant se situer sur la même molécule d’ADN (G4 intramoléculaire) ou sur des molécules d’ADN différentes (G4 intermoléculaire).

Découverte et caractérisation[modifier | modifier le code]

Les G-quartets et les structures G-quadruplexes ont été caractérisées pour la première fois en 1962 par diffraction de rayon X[1]. Elles ont été étudiées de manière détaillée in vitro, et il a été montré qu’elles se formaient dans des conditions de salinité et de pH physiologiques[2], et que de nombreuses protéines étaient capables de fixer, stabiliser, ou au contraire dérouler ces structures in vitro (pour revue[3]).

Les G-quadruplexes existent dans le vivant[modifier | modifier le code]

Outre les télomères, des études bioinformatiques récentes révèlent une forte présence de séquences potentiellement capables de former des G-quadruplexes dans tous les génomes analysés jusqu’alors (plus de 270000 chez l'homme). Ces séquences sont fortement enrichies à certains locus notamment au niveau des promoteurs, et de l'extrémité 5' UTR des ARNm et cela concerne plus particulièrement certaines classes de gènes, alors que d’autres en sont dépourvus. Ceci suggère un rôle conservé de contrôle transcriptionnel, d’épissage ou de traduction pour ces structures secondaires. Outre ce rôle putatif dans le contrôle de l’expression des gènes, les G4 semblent intervenir dans de nombreux autres processus cellulaires, comme la biogénèse des ribosomes et la maturation des ARN ribosomiques, la recombinaison homologue, la régulation de la structure des télomères, et l’inhibition de la réplication des ADN ribosomiques et des télomères. L’implication des G4 dans ces mécanismes où l’ADN est activement ouvert est cohérente avec l’idée que le G4 ne peut se former que lorsque l’ADN (ou l’ARN) se trouve sous forme simple brin. Plusieurs études ont récemment mis en évidence directement ou indirectement l'existence des G-quadruplexes dans les organismes vivant. Chez les ciliés par visualisation directe à l’aide d’anticorps extrêmement affins des G-quadruplexes formés par les télomères de Stylonychia lemnae [4] ainsi que le rôle de deux protéines télomériques (TEBPα et ß) dans la formation de cette structure démontrant un rôle important des G-quadruplexes dans le métabolisme des télomères[5]. Chez l'homme, l'existence des G-quadruplexes a été démontrée à l'aide de ligands liant spécifiquement les G-quadruplexes télomériques [6]. Chez la bactérie, la formation de G-quadruplexes au cours de la transcription a été mis en évidence par microscopie électronique chez E. coli[7].

Structure 3D d'un G-quadruplexe formé par la séquence télomérique humaine (brin G) (PDB ID 2HY9). Le squelette phosphate est représenté par un tube. Le centre de la structure contient 3 empilements successifs de G-quartet. Les liaisons hydrogènes sont représentées par des lignes bleues.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Livres[modifier | modifier le code]

Sites internet dédiés aux G-quadruplexes[modifier | modifier le code]

Outils de prédiction de G-quadruplexes[modifier | modifier le code]