Marat Yusupov
Biographie
Marat Yusupov est directeur de recherche émérite au CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et travaille à l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC) de Strasbourg. Il bénéficie de plus de 40 ans d'expérience en biologie moléculaire, et ses recherches portent sur la traduction des protéines ainsi que la structure des ribosomes, en particulier à l'aide de méthodes de biologie structurale visant à découvrir les mécanismes de la traduction dans différents domaines du vivant.
Il a obtenu son diplôme d'études supérieures à l'université fédérale de Kazan (Russie), puis son doctorat sous la direction du professeur Alexander Spirin à l'Institut de recherche sur les protéines et à l'université d'État de Moscou. Il a effectué ses recherches postdoctorales au sein du même institut, dans les groupes du professeur Spirin et du Dr M. Garber, ainsi qu'à l'université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) et en France, à l'Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC) de l'université de Strasbourg. Après avoir occupé plusieurs postes en France et aux États-Unis, il a été nommé directeur de recherche au CNRS en 2000 et est devenu membre de l'Académie française des sciences en 2023.
Les résultats scientifiques du Dr Yusupov comprennent plus de 100 publications ainsi que des contributions majeures à la compréhension structurelle des ribosomes provenant de bactéries1, 2, de levures3 et d'agents pathogènes humains4, ainsi que d'eucaryotes supérieurs5. Ces dernières années, il a dirigé un groupe de recherche à l'IGBMC axé sur des approches de biologie structurale, notamment la cristallographie aux rayons X et la cryomicroscopie électronique. Ses travaux actuels portent sur les grands complexes ribosomaux, avec un nouvel accent sur la cryotomographie électronique. Ce projet USIAS représente une évolution vers une collaboration plus interdisciplinaire, dans l’objectif de comprendre les mécanismes moléculaires de l'hibernation.
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1. Khusainov I, et al. (2020) Mechanism of ribosome shutdown by RsfS in Staphylococcus aureus revealed by integrative structural biology approach. Nat Commun 11(1):1656.
2. Yusupov MM, et al. (2001) Crystal structure of the ribosome at 5.5 A resolution. Science 292(5518):883-896.
3. Ben-Shem A, et al. (2011) The structure of the eukaryotic ribosome at 3.0 A resolution. Science 334(6062):1524-1529.
4. Zgadzay Y, et al. (2022) E-site drug specificity of the human pathogen Candida albicans ribosome. Sci Adv 8(21):eabn1062.
5. Nurullina L, Terrosu S, Myasnikov AG, Jenner LB, & Yusupov M (2024) Cryo-EM structure of the inactive ribosome complex accumulated in chick embryo cells in cold-stress conditions. Febs Lett 598(5):537-547.
Fellowship 2025
Dates - 01/12/2025-30/11/2027
Résumé du projet
LES TETRAMERES RIBOSOMIQUES CHEZ LES EMBRYONS DE GALLUS GALLUS : UNE ETUDE DES MECANISMES FONDAMENTAUX DE L’HIBERNATION
La synthèse des protéines est l'un des processus cellulaires les plus énergivores, et sa régulation est essentielle pendant les périodes de stress et les transitions développementales. L'un des mécanismes clés est l'hibernation des ribosomes, qui consiste en une mise en sommeil des ribosomes afin de conserver les ressources. Bien que ce phénomène soit bien caractérisé chez les bactéries et les levures, les bases structurelles de l'hibernation des ribosomes chez les organismes supérieurs restent mal comprises. Ce projet se concentre sur les embryons de Gallus gallus, chez lesquels on a observé la formation d'assemblages tétramériques de ribosomes en réponse au stress dû au froid.
Ces tétramères ribosomiques, disposés en feuilles cristallines, jouent très probablement un rôle dans la protection du mécanisme de synthèse des protéines dans des conditions défavorables. Cependant, les mécanismes moléculaires qui stabilisent ces assemblages, ainsi que leur importance biologique, restent inconnus. Ce projet vise donc à déterminer la structure des tétramères ribosomiques et à identifier les composants ARN et protéiques impliqués dans leur formation.
Pour y parvenir, le projet combinera la tomographie cryoélectronique (cryo-ET), la cristallographie XFEL et le sondage SHAPE. La cryo-ET sera utilisée pour déterminer la structure tridimensionnelle des tétramères ribosomiques in vitro et in situ. La cristallographie XFEL pourrait permettre de déterminer la structure des tétramères ordonnés à une résolution quasi atomique. La méthode SHAPE (Selective 2'-Hydroxyl Acylation analyzed by Primer Extension) fournira des informations complémentaires sur la flexibilité de l'ARNr et les contacts interribosomiques. D'autres techniques, telles que l'électrophorèse 2D sur gel et la spectrométrie de masse, permettront d'identifier les facteurs protéiques associés.
Le projet est organisé en deux phases : [1] l’analyse structurelle haute résolution de tétramères isolés, et [2] la tomographie cellulaire afin d’observer l'agrégation des ribosomes dans leur environnement naturel. Des instruments de pointe et des techniques avancées de traitement des données, notamment un logiciel basé sur l'apprentissage profond pour la détection des particules, seront utilisés afin d'optimiser la compréhension des structures.
Le résultat attendu est un modèle structurel et moléculaire complet de l'hibernation des ribosomes chez un embryon de poulet. En effet, comprendre comment les tétramères ribosomiques se forment et fonctionnent pourrait révéler des aspects fondamentaux de la régulation de la traduction pendant les périodes de stress et le développement. En outre, ces découvertes pourraient connaître des applications plus larges dans la médecine régénérative, la thérapie par cellules souches et la préservation des organes, où la conservation de l'énergie et la résilience cellulaire sont essentielles.
