Acides nucléiques
ARN : maturation

Vue d'ensemble des mécanismes de maturation des ARN

1. Les mécanismes de maturation des ARN comprennent notamment :

• la maturation des extrémités des ARN, comme l’ajout de la coiffe 5′ et de la queue poly(A) des ARN messager (ARNm),
• les clivages ribonucléolytiques, par exemple la maturation du pré-ARNr 47S en ARNr 18S, 5,8S et 28S ou l’élimination des séquences excédentaires des pré-ARNt,
• les modifications chimiques des nucléotides, telles les méthylations ribosiques et les pseudouridylations des ARN ribosomiques (ARNr), ou les nombreuses modifications chimiques post-transcriptionnelles des ARN de transfert (ARNt),
• l’assemblage de complexes ribonucléoprotéiques (RNP), par exemple la formation des snRNP du spliceosome ou des sous-unités ribosomiques,
• différentes étapes de repliement structural indispensables à la stabilité et à la fonction des ARN, notamment l’acquisition de la structure tridimensionnelle caractéristique des ARNt ou l’organisation des ARNr au sein des sous-unités ribosomiques.

2. Chez les eucaryotes, la maturation des ARN débute souvent pendant la transcription et se poursuit après la synthèse des transcrits selon des mécanismes qui diffèrent en fonction des ARN produits par les ARN polymérase I, II et III.

• Les pré-ARNm synthétisés par l’ARN polymérase II subissent notamment des mécanismes de maturation co-transcriptionnelle impliquant le domaine CTD (C-terminal domain) de l’enzyme, qui coordonne le recrutement progressif des facteurs de coiffage, d’épissage et de maturation de l’extrémité 3′.
• Les ARNr, les ARNt et différents ARN nucléaires non codants tels que les snARN (small nuclear RNA), les snoARN (small nucleolar RNA) et les scaARN (small Cajal body-specific RNA) subissent également des mécanismes spécifiques de clivage, de modification chimique et d’assemblage de complexes ribonucléoprotéiques (RNP) conduisant à la formation d’ARN matures fonctionnels.

3. Cette page est centrée sur les transformations structurales nécessaires à la formation d’ARN fonctionnels et ne développe pas les mécanismes spécialisés :

• de surveillance,
• de dégradation des ARN.

Maturation co-transcriptionnele des ARN

Dans la littérature, les mécanismes de maturation co-transcriptionnelle sont fréquemment regroupés avec les mécanismes post-transcriptionnels au sens large, car ils modifient l’ARN plutôt que l’ADN.

Dans vetopsy.fr, ils sont distingués afin de séparer les mécanismes qui interviennent pendant la transcription de ceux qui agissent après la synthèse complète de l’ARN.

Maturation co-transcriptionnelle des pré-ARNm

Les pré-ARNm synthétisés par l’ARN polymérase II subissent une série de mécanismes de maturation étroitement couplés à l’élongation transcriptionnelle.

Les répétitions heptapeptidiques YSPTSPS du domaine CTD (C-terminal domain) de la sous-unité RPB1 de l’ARN polymérase II subissent des phosphorylations dynamiques permettant le recrutement coordonné des facteurs impliqués dans la maturation co-transcriptionnelle des pré-ARNm, notamment ceux participant :

• au coiffage de l’extrémité 5′,
• à l'épissage des introns,
• au clivage et à la polyadénylation de l’extrémité 3′.

Coiffage de l'extrémité 5'

Le mécanisme du coiffage de l'extrémité 5' débute très précocement pendant la transcription, lorsque le transcrit naissant atteint environ 20 à 30 nucléotides de longueur.

1. Le coiffage correspond à l’ajout d’une structure nucléotidique modifiée à l’extrémité 5′ du pré-ARNm, appelée coiffe, constituée d’une 7-méthylguanosine (m⁷G) reliée au premier nucléotide du transcrit par une liaison triphosphate 5′-5′ (Structural insights into human co-transcriptional capping 2023).

• Cette structure correspond à la forme minimale de coiffe appelée Cap0.
• Cette structure est reliée au premier nucléotide du transcrit par une liaison triphosphate 5′-5′ inhabituelle, résistante à de nombreuses exoribonucléases 5′ → 3′ (mRNA capping: biological functions and applications 2016).

2. Le recrutement des enzymes de coiffage est favorisé par les phosphorylations des résidus Ser5 du domaine CTD (C-terminal domain) de l’ARN polymérase II au début de la transcription par CDK7 du module CAK (CDK7, cycline H et MAT1) du complexe TFIIH au début de la transcription.

Ces phosphorylations créent une plateforme de recrutement pour les enzymes de coiffage.

3. Chez les eucaryotes, la formation de la coiffe implique plusieurs réactions enzymatiques successives (Structures of co-transcriptional RNA capping enzymes on paused transcription complex 2024) :

• une ARN triphosphatase, associée chez l’humain à l’enzyme RNGTT (RNA guanylyltransferase and 5′-phosphatase), élimine le phosphate γ terminal du pré-ARNm,
• une guanylyltransférase, également portée par RNGTT chez les métazoaires, ajoute le GMP et forme la liaison 5′-5′ triphosphate caractéristique,
• une méthyltransférase de coiffe RNMT (RNA guanine-7 methyltransferase), associée au cofacteur RAM, qui méthyle la guanosine ajoutée en position N7 pour former la coiffe m⁷G (Kinetic characterization of human mRNA guanine-N7 methyltransferase 2024).

Remarque : dans la figure, on voit le transcrit ARN naissant est représenté en rouge. Les abréviations TS (template strand) et NS (non-template strand) désignent respectivement le brin matrice et le brin non matrice de l’ADN. Les sous-unités NELF-A, NELF-B, NELF-D et NELF-E constituent le complexe NELF (negative elongation factor) qui interagit avec l’ARN polymérase II, le complexe DSIF et l’ARN naissant pour stabiliser la la pause transcriptionnelle proximale.

4. Chez les eucaryotes, des méthylations supplémentaires peuvent également affecter le ribose des premiers nucléotides transcrits et conduire à la formation des structures :

• Cap1, correspondant à Cap0 associé à la méthylation 2′-O du ribose du premier nucléotide transcrit par la méthyltransférase CMTR1 (cap methyltransferase 1),
• Cap2, correspondant à Cap1 associé à la méthylation 2′-O du ribose du deuxième nucléotide transcrit par la méthyltransférase CMTR2 (cap methyltransferase 2).

Remarque : les méthylations 2′-O du ribose présentes dans les structures Cap1 et Cap2 participent non seulement à la stabilité et à l’efficacité de traduction des ARNm, mais également à la distinction entre ARN cellulaires et ARN viraux.

Chez les vertébrés, certains récepteurs de l’immunité innée comme RIG-I et MDA5 détectent préférentiellement des ARN possédant des extrémités 5′ anormales ou insuffisamment modifiées, caractéristiques de nombreux ARN viraux, permettant ainsi une distinction entre ARN du soi et ARN étrangers.

5. La coiffe participe :

• à la stabilité des ARNm par leur protection contre les exoribonucléases 5′ → 3′ et contre certaines enzymes de decapping,
• à l’initiation de la traduction dépendante de la coiffe par reconnaissance de l’extrémité 5′ des ARNm matures.

Ces fonctions sont assurées en partie par la reconnaissance précoce de la coiffe par des protéines spécialisées capables de recruter différents facteurs impliqués dans la maturation et le devenir des ARN.

Remarque : certains ARN possèdent des structures IRES (Internal Ribosome Entry Site) capables de recruter les complexes d’initiation de la traduction indépendamment de la reconnaissance classique de la coiffe 5′ ( initiation de la traduction)

6. Le complexe nucléaire CBC (cap-binding complex), principalement constitué des sous-unités CBP20 et CBP80, se fixe rapidement sur la coiffe m⁷G des pré-ARNm dans le noyau (The Nuclear Cap-Binding Complex, a multitasking binding partner of RNA polymerase II transcripts 2024).

a. Le CBC recrute différents partenaires qui orientent le devenir du transcrit.

b. Le CBC participe notamment au recrutement de certains facteurs d’épissage ainsi que de ARS2 (Arsenite-resistance protein 2), une protéine agissant comme plateforme d’interaction pour plusieurs voies nucléaires de maturation et de surveillance des ARN (Structural basis for mutually exclusive co-transcriptional nuclear cap-binding complexes with either NELF-E or ARS2 2017).

• PHAX (phosphorylated adaptor for RNA export) participe à l’export nucléaire des snARN.
• ZC3H18 est une protéine adaptatrice impliquée dans l’orientation de certains ARN vers les mécanismes de surveillance nucléaire.
• Le complexe NEXT (nuclear exosome targeting complex) cible principalement des ARN courts vers l’exosome nucléaire pour leur dégradation, tandis que le complexe PAXT (poly(A) tail exosome targeting connection) favorise l’adressage vers l’exosome de transcrits plus longs et généralement polyadénylés.

Épissage co-transcriptionnel des pré-ARNm

L’épissage co-transcriptionnel des pré-ARNm correspond à l’élimination des introns et à la jonction des exons conduisant à la formation d’un ARN messager (ARNm) mature.

1. Chez les eucaryotes, ce mécanisme débute fréquemment pendant l’élongation transcriptionnelle grâce au recrutement coordonné des facteurs d’épissage :

• par la phosphorylation du domaine CTD (C-terminal domain) de l’ARN polymérase II, principalement sur les résidus Ser2 par CDK9 du complexe P-TEFb,
• par la coiffe 5′ et le complexe nucléaire CBC (cap-binding complex), qui favorisent l’organisation précoce de certains facteurs d’épissage sur le pré-ARNm naissant.

2. L’épissage est assuré par le spliceosome, un complexe ribonucléoprotéique dynamique constitué notamment des snRNP U1, U2, U4/U6 et U5, qui reconnaissent les séquences consensus des jonctions exon-intron, notamment le site donneur 5′, le point de branchement (branch point), le tractus polypyrimidique et le site accepteur 3′, et catalysent les réactions de transestérification conduisant à l’excision des introns.

Maturation de l'extémité 3' du pré-ARNm

La maturation de l’extrémité 3′ des pré-ARNm dépend principalement du complexe CPA (Cleavage and Polyadenylation), une machinerie multiprotéique qui coordonne deux étapes successives :

• le clivage du pré-ARNm au niveau du site de polyadénylation,
• puis la synthèse de la queue poly(A) à la nouvelle extrémité 3′ générée.

Clivage du pré-ARNm

Le clivage de l’extrémité 3′ des pré-ARNm constitue une étape essentielle de maturation des transcrits synthétisés par l’l’ARN polymérase II, et précède la polyadénylation.

1. Ce mécanisme débute par la reconnaissance de séquences spécifiques localisées dans la région terminale 3′ des pré-ARNm, notamment le signal de polyadénylation AAUAAA généralement situé en amont du site de clivage.

Le recrutement coordonné de nombreux facteurs de maturation est favorisé par les phosphorylations du domaine CTD (C-terminal domain) de la sous-unité RPB1 de l’ARN polymérase II, principalement sur les résidus Ser2 par CDK9 du complexe P-TEFb, qui lève la pause proximale de l’ARN polymérase II pour conduire à l'élongation productive.

2. Le complexe CPA (Cleavage and Polyadenylation) agit comme une plateforme multiprotéique coordonnant :

• la reconnaissance du signal de polyadénylation AAUAAA du pré-ARNm,
• le clivage de l’extrémité 3′ du pré-ARNm,
• les premières étapes de la polyadénylation.

3. Symplekin sert de plateforme d’assemblage et stabilise les interactions entre plusieurs sous-complexes du CPA impliqués dans les mécanismes de clivage et de polyadénylation des pré-ARNm.

a. CPSF (Cleavage and Polyadenylation Specificity Factor) reconnaît le signal de polyadénylation AAUAAA du pré-ARNm, et contient notamment la sous-unité CPSF73, l'endonucléase responsable du clivage du pré-ARNm à ce niveau,

b. CstF (Cleavage Stimulation Factor) se fixe sur une région riche en GU, appelée élément aval riche en GU ou DSE (U/GU-rich downstream sequence element), généralement localisée environ 30 à 70 nucléotides en aval du signal AAUAAA, et qui participe à la stabilisation du complexe de maturation 3′,

c. CFIm (Cleavage Factor I) reconnaît notamment certaines séquences régulatrices riches en UGUA situées en amont du site de clivage et participe à la sélection du site de polyadénylation,

De nombreux gènes possèdent plusieurs sites de polyadénylation pouvant être utilisés de manière différentielle, un phénomène appelé polyadénylation alternative qui contribue à la diversification des transcrits produits à partir d’un même gène

d. CFIIm (Cleavage Factor II), constitué notamment :

• PCF11 (Protein 1 homolog of Cleavage Factor II) qui possède en outre un domaine CID (CTD-interacting domain) capable d’interagir avec le domaine CTD phosphorylé de l’ARN polymérase II et joue un rôle important dans le couplage entre maturation de l’extrémité 3′ des pré-ARNm et terminaison de la transcription.
• CLP1 (Cleavage and Polyadenylation Factor I Subunit 1), qui contribue à l’assemblage et à la stabilisation fonctionnelle du complexe CPA actif lors du clivage du pré-ARNm.

Remarque : d’autres facteurs sont également associés au complexe CPA, mais leur rôle est davantage orienté vers l’organisation structurale du complexe, le couplage avec la terminaison transcriptionnelle ou la synthèse de la queue poly(A) que vers la reconnaissance directe du site de clivage du pré-ARNm.

3. Après l’assemblage du complexe CPA sur le pré-ARNm, l’endonucléase CPSF73 réalise le clivage du transcrit, généralement entre le signal AAUAAA reconnu par CPSF et la région riche en GU reconnue par CstF, le plus souvent au niveau d’un dinucléotide CA situé à proximité immédiate du site de coupure.

Chez les mammifères, RBBP6 (Retinoblastoma-binding protein 6) participe à l’activation du complexe CPA en stabilisant certaines interactions nécessaires à l’activation catalytique de l’endonucléase CPSF73, étape indispensable à la réalisation du clivage du pré-ARNm.

Formation de la queue poly(A)

La formation de la queue poly(A) correspond à l’ajout post-transcriptionnel d’une succession d’environ 200 à 250 résidus adénosine chez les mammifères à l’extrémité 3′ nouvellement générée après le clivage endonucléolytique du pré-ARNm ( clivage du pré-ARNm).

1. La queue poly(A) joue plusieurs rôles essentiels :

• augmentation de la stabilité des ARNm en limitant leur dégradation progressive à partir de l’extrémité 3′,
• facilitation de leur export nucléaire,
• participation à l’initiation de la traduction par interaction avec les protéines liant la poly(A) ou PABP.

2. La polyadénylation des pré-ARNm est étroitement couplée au complexe CPA (Cleavage and Polyadenylation) et à différents facteurs associés.

• Le facteur Fip1 (FIP1L1 chez les mammifères), associé au complexe CPSF, participe au recrutement de la poly(A) polymérase PAP/PAPOLA au niveau de l’extrémité 3′ nouvellement clivée.
• La poly(A) polymérase PAP/PAPOLA ajoute ensuite les résidus adénosine à l’extrémité 3′ nouvellement générée en utilisant l’ATP comme substrat, sans utiliser de brin matrice.

3. Les protéines PABP (Poly(A) binding protein) se lient à la queue poly(A) et participent à différentes étapes du métabolisme des ARNm, notamment au contrôle de la synthèse de la queue poly(A), à la stabilité des transcrits et à leur traduction.

a. La protéine PABPN1 (Poly(A)-Binding Protein Nuclear 1), principale protéine nucléaire de liaison à la poly(A) chez les eucaryotes, se fixe progressivement sur la queue poly(A) naissante, stimule l’activité de PAP/PAPOLA et participe au contrôle de la longueur finale de la queue poly(A).

b. Après l’export nucléaire, la queue poly(A) est principalement associée à PABPC1 (Poly(A)-binding protein cytoplasmic 1), la principale protéine cytoplasmique de liaison à la poly(A) des ARNm.

Dans le cytoplasme, PABPC1 liée à la queue poly(A) peut interagir avec le facteur eIF4G associé au complexe eIF4F fixé à la coiffe 5′, contribuant à la formation d’une structure en boucle fermée des ARNm qui favorise l’initiation de la traduction.

c. D’autres PABP peuvent également être exprimées selon les tissus, les types cellulaires ou les stades du développement, comme

• PABPC4,
• ePABP/PABPC1L dans les ovocytes et les embryons précoces,

Remarque : les pré-ARNm d’histones réplicatifs constituent un cas particulier de maturation de l’extrémité 3′ des pré-ARNm, car ils ne subissent pas de polyadénylation, mais un clivage spécifique dépendant du snRNP U7 au niveau d’une structure tige-boucle 3′ reconnue par la SLBP (Stem-Loop Binding Protein).

La maturation des ARN d’histones est un processus spécifique des Histone Locus Bodies (mécanisme complet de maturation de ces transcrits).

4. Une fois coiffés, épissés et polyadénylés, les pré-ARNm sont associés à de nombreuses protéines de liaison aux ARN (RNA-binding proteins ou RBP) pour former des complexes ribonucléoprotéiques messagers (messenger ribonucleoproteins ou mRNP) compétents pour leur export du noyau vers le cytoplasme ( transport nucléocytoplasmique des ARN).

Maturation co-transcriptionnelle des autres ARN

Maturation co-transcriptionnelle des ARNr

Les ARN ribosomiques (ARNr) subissent une série de mécanismes de maturation complexes conduisant à la formation des ARN constitutifs des sous-unités ribosomiques.

1. Chez les eucaryotes, cette maturation se déroule principalement dans le nucléole et implique :

• la transcription des précurseurs ribosomiques,
• leur clivage progressif,
• différentes modifications chimiques post-transcriptionnelles,
• le repliement structural des ARNr,
• leur assemblage avec les protéines ribosomiques.

2. Les pré-ARNr synthétisés par l’ARN polymérase I subissent notamment des clivages successifs permettant la séparation des futurs ARNr 18S, 5.8S et 28S, tandis que l’ARNr 5S est synthétisé séparément par l’ARN polymérase III.

Les snoRNP (small nucleolar ribonucleoproteins), contenant des snoARN (small nucleolar RNA)guides, participent également à la maturation des ARNr en guidant différentes modifications chimiques des nucléotides ribosomiques, notamment les 2′-O-méthylations et les pseudouridylations.

Maturation co-transcriptionnelle des ARNt

Les ARN de transfert (ARNt) sont synthétisés sous forme de pré-ARNt par l’ARN polymérase III et subissent ensuite plusieurs étapes de maturation conduisant à la formation d’ARNt fonctionnels capables de participer à la traduction.

1. La maturation des ARNt comprend notamment :

• le clivage des séquences excédentaires présentes aux extrémités 5′ par la RNase P et 3′ par RNase Z (ELAC2) des pré-ARNt,
• l’ajout de la séquence terminale CCA au niveau de l’extrémité 3′ du bras accepteur,
• de nombreuses modifications chimiques post-transcriptionnelles affectant différentes bases nucléotidiques de la molécule.

Remarque : chez certains ARNt, la maturation comprend également l’excision d'introns, généralement localisés au niveau de la boucle anticodon, par des endonucléases et des ligases spécialisées ( épissage des pré-ARNt).

2. Ces mécanismes participent à la stabilisation de la structure tridimensionnelle des ARNt, à la fidélité de l’appariement codon-anticodon et à l’efficacité globale de la traduction.

Cas particulier de la maturation des ARN mitochondriaux

Contrairement aux ARN nucléaires, les ARN mitochondriaux sont issus de longs transcrits polycistroniques.

• Leur maturation repose principalement sur le modèle de ponctuation (tRNA punctuation model), dans lequel les ARNt intercalés entre les ARNm et les ARNr servent de signaux de clivage ( maturation des ARN mitochondriaux).
• Les ARNt sont reconnus puis clivés par la RNase P mitochondriale à leur extrémité 5′ et par la RNase Z mitochondriale (ELAC2) à leur extrémité 3′, libérant progressivement les différents ARNm et ARNr matures.
• @Ce mécanisme est initié de manière co-transcriptionnelle et se poursuit au cours de la maturation post-transcriptionnelle des ARN mitochondriaux.

Maturation co-transcriptionnelle des snARN, snoARN et scaARN

Maturation co-transcriptionnelle des snARN

Les ARN impliqués dans la maturation des ARN, snARN (small nuclear RNA), snoARN (small nucleolar RNA et scaARN (small Cajal body-specific RNA), subissent également différentes étapes de maturation post-transcriptionnelle conduisant à la formation de ribonucléoprotéines fonctionnelles impliquées dans la maturation des ARN nucléaires.

Les snARN du spliceosome subissent différentes étapes de maturation conduisant à la formation des snRNP (small nuclear ribonucleoproteins) fonctionnels.

1. Les snARN U1, U2, U4 et U5, synthétisés par l’ARN polymérase II :

• reçoivent d'abord une coiffe m⁷G comme les pré-ARNm, mais après leur export transitoire dans le cytoplasme, leur assemblage avec les protéines Sm, puis leur réimportation dans le noyau, cette coiffe est convertie en coiffe triméthylguanosine (TMG ou m₃G), caractéristique des snARN spliceosomaux
• acquièrent une maturation spécifique de leur extrémité 3′, sans polyadénylation, dépendant notamment du clivage de leur extrémité 3′ par le complexe Integrator,
• subissent différentes étapes de maturation finale, notamment des 2′-O-méthylations et des pseudouridylations guidées par les scaARN dans les corps de Cajal avant leur participation à l’épissage.

Remarque : le snARN U7, distinct des snARN spliceosomaux, suit une voie de maturation spécifique conduisant à la formation du complexe snRNP U7, contenant notamment les protéines LSM10 et LSM11, impliqué dans le clivage de l’extrémité 3′ des pré-ARNm d’histones réplicatifs.

2. Le snARN U6 constitue un autre cas particulier.

Synthétisé par l’ARN polymérase III, suit une voie de maturation distincte entièrement nucléaire et s’associe notamment au complexe protéique LSm2-8 avant son incorporation dans le spliceosome.

Maturation co-transcriptionnelle des snoARN et scaARN

Les snoARN (small nucleolar RNA) et les scaARN (small Cajal body-specific RNA), eux classes étroitement apparentées de petits ARN non codants guides,subissent différentes étapes de maturation comprenant notamment :

• la maturation de leurs extrémités,
• leur repliement structural et
• leur assemblage avec des protéines spécifiques conduisant à la formation de complexes ribonucléoprotéiques fonctionnels.

Maturation post-transcriptionnelle des ARN

La maturation post-transcriptionnelle correspond aux mécanismes qui interviennent après la synthèse des ARN et contribuent à l’acquisition de leurs propriétés structurales et fonctionnelles.

1. Contrairement à de nombreux ARN non codants, les ARN messagers (ARNm) subissent l’essentiel de leur maturation au cours de la transcription.

Après leur synthèse, ils font principalement l’objet de mécanismes de régulation post-transcriptionnelle influençant leur stabilité, leur localisation ou leur traduction ( régulation de l'expression génique).

2. Les ARN ribosomiques (ARNr) continuent à subir après leur transcription différentes étapes de maturation comprenant :

• des clivages successifs,
• de nombreuses modifications chimiques, notamment des 2'-O-méthylations et des pseudouridylations,
• leur assemblage progressif au sein des sous-unités ribosomiques.

3. Les ARN de transfert (ARNt) subissent également de nombreuses étapes de maturation comprenant notamment :

• le clivage de leurs extrémités,
• l'ajout de la séquence CCA à l'extrémité 3',
• l'élimination éventuelle d'introns,
• de nombreuses modifications chimiques contribuant à leur stabilité structurale, à leur reconnaissance par les aminoacyl-ARNt synthétases et à la fidélité de la traduction.

4. Les snARN, snoARN et scaARN peuvent également subir des modifications post-transcriptionnelles complémentaires contribuant à leur stabilité, à leur localisation nucléaire et à leur activité au sein des complexes ribonucléoprotéiques auxquels ils appartiennent.

5. Certains ARN non codants régulateurs sont produits par des mécanismes de maturation post-transcriptionnelle spécialisés impliquant plusieurs étapes de clivage et de maturation conduisant à la formation d'ARN fonctionnels, notamment :

• les microARN (miRNA),
• les petits ARN interférents (siRNA),
• les ARN associés aux protéines PIWI (piRNA).

Transport nucléocytoplasmique des ARN

Après leur maturation, les ARN cellulaires doivent être exportés du noyau ou, dans certains cas, réimportés sous forme de complexes ribonucléoprotéiques grâce à des mécanismes spécialisés de transport nucléocytoplasmique impliquant les pores nucléaires, différentes importines/exportines et le système Ran-GTP.

Export nucléaire des ARN

L’export nucléaire dépend généralement de la maturation correcte des ARN et de leur association à des protéines spécifiques formant des complexes ribonucléoprotéiques exportables.

2. Les ARNm matures recrutent notamment différents complexes associés au coiffage, à l’épissage et à la polyadénylation, favorisant leur interaction avec les récepteurs d’export nucléaire NXF1/NXT1 et leur passage à travers les pores nucléaires, tels que :

• le CBC (cap-binding complex),
• l’EJC (Exon Junction Complex) ,
• le complexe TREX, favorisant leur interaction avec les récepteurs d’export nucléaire NXF1/NXT1 et leur passage à travers les pores nucléaires.

2. D’autres ARN utilisent des voies d’export spécialisées :

• les pré-icroARN (miRNA) sont exportés principalement par l'exportine-5 (XPO5),
• certains snARN (small nuclear RNA) utilisent des mécanismes dépendants de l'exportine-1 (CRM1/XPO1),
• les ARN de transfert (ARNt) utilisent principalement l'exportine-t (XPOT),
• les sous-unités ribosomiques immatures sont exportées sous forme de complexes pré-ribosomiques associés à de nombreux facteurs d’assemblage et d’export ( Export nucléaire et maturation cytoplasmique des pré-40S et 60S).

Import nucléaire des complexes ribonucléoprotéiques

De nombreux composants impliqués dans le métabolisme des ARN sont synthétisés dans le cytoplasme puis importés dans le noyau sous forme de complexes ribonucléoprotéiques ou protéiques spécialisés.

1. Ces mécanismes d'import nucléaire permettent notamment l'adressage vers le noyau de nombreux composants impliqués dans le métabolisme des ARN, parmi lesquels :

• les protéines ribosomiques, destinées à l'assemblage des sous-unités 40S et 60S,
• de nombreux facteurs d'épissage, tels que les protéines SR, les protéines hnRNP ou les composants du spliceosome,
• diverses protéines de maturation et de surveillance des ARN.
• certaines protéines SR,
• différents composants des snRNP.

2. Les snARN spliceosomaux U1, U2, U4 et U5 subissent notamment un cycle complexe d’export puis de réimport nucléaire associé à leur maturation et à l’assemblage des snRNP ( maturation des snARN).

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