Des chercheurs dirigés par l’Université Ludwig Maximilian de Munich ont cartographié la manière dont les ribosomes détectent les collisions pendant la synthèse des protéines et activent une voie de réponse au stress via la kinase ZAK. En montrant comment ZAK reconnaît les ribosomes arrêtés et heurtés, l’étude de l’équipe publiée dans Nature met en lumière le rôle de la machinerie de traduction dans la surveillance et la protection cellulaire.
Les ribosomes, principalement connus pour assembler les protéines en lisant l’ARN messager (ARNm) et en liant les acides aminés, contribuent également à surveiller la santé cellulaire. Lorsque la synthèse des protéines est perturbée par des facteurs tels que des pénuries d’acides aminés, un ARNm endommagé ou une infection virale, les ribosomes en translation peuvent s’arrêter et entrer en collision les uns avec les autres. Selon la Ludwig-Maximilians-Universität München, ces collisions déclenchent la réponse au stress ribotoxique (RSR), qui active des voies soit pour réparer le problème, soit, si les dommages sont trop graves, pour mener à la mort cellulaire programmée.
Une équipe internationale dirigée par le professeur Roland Beckmann au Gene Center Munich de la LMU a utilisé une combinaison d’analyses biochimiques et de microscopie cryo-électronique pour disséquer ce mécanisme.
Les chercheurs ont montré que la kinase ZAK, une enzyme de réponse au stress, est activée directement par des ribosomes en collision. Ils ont découvert que ZAK est recrutée vers ces paires de ribosomes et interagit avec des protéines ribosomiques spécifiques. Ces contacts provoquent la dimérisation de régions définies de ZAK – deux copies de la protéine s’associent –, ce qui lance une cascade de signalisation en aval activant des programmes cellulaires protecteurs.
«Une compréhension plus approfondie de ces mécanismes est importante pour plusieurs raisons», a déclaré Beckmann, selon la LMU. ZAK agit très tôt dans la réponse au stress cellulaire, révélant ainsi comment elle reconnaît les collisions de ribosomes offre un aperçu de la manière dont les cellules détectent les perturbations avec une grande précision temporelle. Ce travail aide également à clarifier comment le contrôle qualité ribosomique se connecte aux voies de signalisation en aval et à la réponse immunitaire.
ZAK présente également un intérêt médical. Une activité dérégulée de ZAK a été liée à des maladies inflammatoires et à un stress ribosomique chronique, note la LMU. «Nos résultats éclairent ainsi un principe central de la biologie du stress eucaryote», a déclaré Beckmann. «La machinerie de traduction elle-même sert ici de plateforme de surveillance à partir de laquelle sont initiés des signaux de stress globaux. »
Les résultats sont rapportés dans un article de Nature intitulé "ZAK activation at the collided ribosome" par Vienna L. Huso, Shuangshuang Niu, Marco A. Catipovic, James A. Saba, Timo Denk, Eugene Park, Jingdong Cheng, Otto Berninghausen, Thomas Becker, Rachel Green et Roland Beckmann. L’article paraît dans Nature en 2025 sous le DOI 10.1038/s41586-025-09772-8. Des résumés institutionnels de la LMU, ScienceDaily et Johns Hopkins Medicine attribuent le travail à une collaboration entre la LMU et Johns Hopkins et le décrivent comme fournissant un aperçu structural et mécanistique de la manière dont les collisions de ribosomes déclenchent la signalisation de stress dépendante de ZAK.
