BIOSYNTHESE DES PROTEINES CHEZ LES

TD de physiologie Cellulaire
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La Synthèse protéique
TD N°3 : BIOSYNTHESE DES PROTEINES CHEZ LES EUCARYOTES:
1. Introduction
-
Avant que commence la synthèse des protéines par les ribosomes, il s’effectue dans le
noyau une transcription de l’information portée par l’ADN en ARNm.
-
Par contre, dans le hyaloplasme: il y aura une activation des acides aminés. Lors de cette
activation, l’acide aminé est estérifié et sera lié à un l’ARNt spécifique, d’où formation
d’un amino-acyl-ARNt grâce à une enzyme appelée amino-acyl-ARNt-synthétase.
-
Chaque molécule d’ARNt renferme au milieu de sa chaîne un anticodon dont 3 bases sont
complémentaires aux bases qui forment le codon de l’ARNm (ceci grâce aux liaisons
hydrogènes).
-
La synthèse d’une chaîne polypeptidique se fait en 03 étapes successives: l’initiation,
l’élongation et la terminaison.
-
Chacune de ces étapes nécessite l’association temporaire-aux ribosomes- de protéines qui
ne lui sont pas liées normalement.
-
Ces protéines ou ces facteurs conditionnent donc le fonctionnement du ribosome (IF1,
IF2).
-
IL y a un apport d’énergie fournie par l’hydrolyse de molécules de guanosine-triphosphate
(GTP) qui est nécessaire à la synthèse (GTP
GDP+Pi )
Exercice : Suivez les différentes étapes de le la protéogése chez les eucaryotes puis légendez
les schéma correspondants en indiquant les différents facteurs d’initiation ou de libération qui
interviennent à chaque étape.
Mme TAIBI Faiza (Docteur en biologie animale)
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La Synthèse protéique
2. Les différentes étapes de la synthèse protéique :
a- Initiation :
-
Chaque ribosome est assemblé sur une chaîne d’ARNm en deux sous unités séparées. la
petite sous unité étant placée en premier
-
Avant que l’ARNm ne soit fixé (particularité chez les eucaryotes), un ARNt initiateur
porte une méthionine qui reconnaît le codon d’initiation AUG, va se charger sur la petite
sous unité grâce à la présence des facteurs d’initiation (IF2) en plus d’une molécule
GTPhydrolysée.
-
L’ARNt-Met + sous unité 40 S vont se fixer sur l’ARNm de préférence du côté 5`de
l’ARNm où la synthèse protéique doit commencer: l’ensemble va se placer sur un codon de
départ AUG grâce au facteur d’initiation IF4.
-
Une fois la fixation réalisée sur le codon AUG: il y aura libération ou dissociation des
facteurs d’initiation (IF2 et IF4) associés jusque là à la petite sous unité.
-
Tout en laissant la place pour la liaison de la grande sous unité à la petite (IF5-IF3), la
molécule d’ARNt initiateur va se lier au site P (peptidyl)
-
La synthèse protéique peut commencer par la liaison d’une seconde molécule amino-acylARNt au site A (Aminoacyl).
b- élongation
1ère étape:
-
un amino-acyl-ARNt se lie au site A libre adjacent à 1 site P occupé: il y a appariement
entre anticodon et le codon correspondant sur l’ARNm exposé au site A grâce à la présence
d’un facteur EF1.
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La Synthèse protéique
2ème étape:
-
l’extrémité carboxylée de la chaîne polypeptidique est séparée de l’ARNt du site P.
-
cette chaîne polypeptidique est ajoutée par une liaison peptidique à l’acide aminé fixé par
l’ARNt du site A, tout ceci est catalysé par la peptidyl-transférase, enzyme qui est
fortement liée au ribosome.
3ème étape:
-
il y a une translocation du nouveau peptidyl-ARNt du site A au site P (grâce à un facteur
EF2) pendant que le ribosome avance exactement de trois nucléotides le long de la chaîne
d’ARNm.
-
Cette étape nécessite de l’énergie et elle est conduite par une série de changements de
conformation induits dans l’une des protéines ribosomales par l’hydrolyse de la GTP.
-
Par conséquent, dès l’achèvement de l’étape 3, le site inoccupé est libre d’accepter une
nouvelle ARNt liée à un nouvel acide aminé et le cycle recommence.
-
Durant le processus de translocation, la molécule d’ARN libre est détachée du ribosome et
retourne vers le groupe des ARNt cytoplasmiques.
c. Terminaison (phase finale):
-
une protéine appelée facteur de « libération » (RF: releasing factors) se lie directement à
chaque codon stop (UAA, UAG,UGA) qui atteint le site A sur le ribosome .
-
ce lien perturbe l’activité de la peptidyl-transférase voisine: l’amenant à catalyser
l’addition au peptidyl-ARNt une molécule d’H2O à la place du groupement amine libre
d’un acide aminé.
-
L’extrémité carboxylée de la chaîne polypeptidique en croissance est libérée de sa liaison
à un ARNt.
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-
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La Synthèse protéique
Enfin, le ribosome se dissocie en deux sous unités et la chaîne protéique est libérée dans le
cytoplasme.
Acide aminé
(tryptophane
H
C C
H2N
H
C C
H2N
O
CH2
CH2 OH
O
H
C C
H2N
O
CH2
C
N
CH
H
Aminoacyl
ARNsynthétase
Spécifique du
tryptophane
A
C
C
ARNt spécifique
du tryptophane
(ARNt Trp)
N
O
C
C
Liaison du
tryptophane à
ARNt Trp
O
CH
N
H
CH
H
A
C
C
Liaison du
ARNt Trp au
codon
5`
A
C
C
U
G
G
3`
Figure 1. Diagramme montrant comment l’enzyme aminoacyl-ARNt synthétase couple un acide
aminé particulier à l’ARNt qui lui correspond et la méthionine d’ARNt qui se lie à la séquence
nucléotidique appropriée sur l’ARNm
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La Synthèse protéique
Met
ARNt initiateur
Facteur d’inhibition lié à la petite
sous unité ribosomale
Met
Liaison de
l’ARNm
ARNm
5`
AUG
Reconnaissance du codon
d’initiation
Met
ARNm
5`
3`
AUG
3`
Dissociation des
facteurs d’initiation
Met
Liaison de la grande sous
unité ribosomale
5`
3`
aa
Met
aa
Liaison des aminoacylARNt
(étape 1)
5`
Première liaison
formée (étape 2)
Met
peptidique
aa
Figure 2. Phase d’initiation de la synthèse protéique
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H2N
6
Ala
La Synthèse protéique
Leu
Phe
Site P
H2N
Site A
AAG
C U G U UC C A G U G G
Etape 1 Trp
3`
Ala 5` Leu
Phe
5`
H2N
Trp
AAG
ACC
A C C U G U UC C A G U G G AG A
Ala
3`
Etape 2
Leu
Phe
Trp
ACC
AAG
C U G U UC C A G U G G CA G
5`
3`
Etape 3
H2N
Ala
Leu
Phe
Trp
ACC
CUG UUC UGG CAGAGA
5`
3`
Figure 3. Phase d’élongation de la synthèse protéique
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H2N
7
Ala
Leu
Phe
La Synthèse protéique
Trp
ACC
A U G U U C U G G UA G C GA U C G
5`
H2N
Ala
3`
Leu
Phe
Trp
ACC
AUG A A C U G G UA G C GA
H2N
Liaison
d’un
facteur de
libération à
un codon
COOH
Ala
Leu
Phe
Trp
ACC
G U A A A C U G G UA G C GA U C G
G U A A A C U G G U A G C GA U C G
Figure 4. Phase de terminaison de la synthèse protéique
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