Bien que nous pensions que les plantes sont stationnaires, cela ne signifie pas qu'elles sont passives. Une plante doit pouvoir réagir à son environnement. Souvent, les signaux sont envoyés sous la forme de métabolites, de petites molécules qui peuvent être transmises entre les cellules. Mais comment les cellules réagissent-elles aux métabolites, pour modifier le comportement d'une plante ? Un nouvel article dans Plant Physiology montre que les cellules peuvent utiliser les ribosomes comme capteurs pour de nombreux métabolites.
Si l'ADN est le plan architectural d'un organisme, alors les ribosomes sont les constructeurs des cellules qui convertissent les plans en protéines. L'ADN crée de l'ARN messager, généralement écrit ARNm. Le ribosome court le long de l'ARNm, le lit et crée des protéines à partir d'acides aminés au fur et à mesure de son cheminement. Ce n'est donc pas seulement l'ADN d'un noyau qui compte. Les plantes ont également besoin du ribosome pour exprimer les gènes de l'ADN en protéines.
Il ne s'agit pas simplement que l'ARNm devienne la base d'une protéine. 20% à 50% de l'ARNm contient une séquence appelée cadre de lecture ouvert en amont, abrégé en uORF. Ces uORF arrêtent généralement la traduction d'une séquence d'ARNm. Chez les plantes, les biologistes ont trouvé un groupe d'uORF que les plantes partagent. Ils ont été hérités d'un ancêtre commun et ont été conservés par leurs descendants, ce qui suggère qu'ils font un travail important dont les plantes ont besoin. Comme ces uORF sont basés sur des peptides, des blocs de construction que le ribosome utilise pour construire des protéines, ces uORF sont appelés uORF peptidiques conservés, ou CPuORF.
van der Horst et ses collègues ont examiné ces CPuORF pour voir comment ils interagissent avec le ribosome et ont découvert qu'ils ne le faisaient pas seuls. C'est là qu'interviennent les métabolites. En présence de certains métabolites, comme le saccharose, la polyamine ou l'ascorbate, le CPuORF bloque le ribosome. Lorsque le ribosome s'arrête, il n'atteint jamais le ORF principal (mORF) pour commencer à traduire l'ARNm en une protéine.
Cela signifie que le ribosome est effectivement la façon dont une cellule détecte et réagit à son environnement externe. Lorsque des métabolites sont produits ou pénètrent dans une cellule, ils sont en mesure de se lier au ribosome et, combinés aux CPuORF, régulent la traduction des gènes. Cela modifie les protéines que la plante produit pour réagir à son environnement. Cette action montre un mécanisme permettant aux métabolites de réguler directement l'expression des gènes, et la nature hautement conservée des CPuORF suggère qu'il s'agit d'un outil fondamental pour les plantes.
De nombreux CPuORF différents sont présents dans les plantes et, éventuellement, chacun réagit à un métabolite spécifique, faisant du ribosome un métabolite multi-capteur.
