Protéines ribosomales
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La traduction Synthèse des protéines: La machinerie 1 triplet de nucléotide sur l’ARNm(codon) → 1 acide aminé Le mécanisme et les éléments : ribosome polypeptide acide aminé • Composition des ribosomes procaryotes – Protéines ribosomales – ARNs ribosomiques • ARNs de transfert • L’aminoacyl-ARNt synthétase • Le code génétique ARN de transfert Composition des ribosomes procaryotes Les ribosomes : procaryotes versus eucaryotes → les plus grosses structures de la cellule → formés de protéines et d’ARN (ribosomiques) Ribosome Sous unité 50S (grosse sous unité) Sous unité 30S (petite sous unité) P r ca ro ca Eu te yo s es ot ry Modern Genetic Analysis, Griffiths et al, 1999 Les protéines ribosomales Plusieurs gènes codant pour les protéines ribosomales → organisation en opérons Protéines indispensables à la structuration du ribosome 1 Maturation du Pre-ARNr Les ARNs ribosomiques Synthèse d’un large ARN précurseur contenant les 3 espèces d’ARN ribosomiques et souvent également 1 ou plusieurs ARN de transfert Clivage de l’ARN précurseur (Pre-ARNr )→ séparation des ARNr et des ARNt Pre-ARNr Escherichia coli Formation de structures tige-boucle Clivage par ribonucléase (RNaseIII) Clivage par plusieurs ribonucléases (Processus plus complexe) Eucaryotes Bactéries : soit 1 seule copie soit plusieurs copies (dispersées sur le chromosome) de cet ADNr Lafontaine and Tollervey (2006) Encyclopedia of Life Sciences Les principales fonctions des ribosomes sont attribuées à des domaines spécifiques des ARNr Les ARNs de transfert Les sites A P, E du ribosome → Représentent 10-15% des ARNs totaux chez E. coli → Longueur : 75 à 95 nucléotides Structure primaire : Structure secondaire (en trèfle) : 2 Les ARNs de transfert Les ARNs de transfert → Contiennent un triplet de nucléotides (anticodon) complémentaire du codon sur l’ARNm ARNt Transcrits en un ARN plus long que la molécule finale → maturation par clivage par des ribonucléases Présence de nucléotides inhabituels ARNm → Extrémité 3’ se termine avec une séquence CCA (appelée « bras accepteur ») → Fixation de l’acide aminé correspondant au niveau du ribose du résidu adenine situé en 3’ (modification post-transcriptionnelle) → Assurent la correspondance entre ARNm et acides aminés → 20 familles d’ARNt (1 famille contenant tous les ARNt correspondant un acide aminé donné = famille d’isoaccepteur) Les Aminoacyl-(aa-) ARNt synthétases Reconnaissance de l’ARNt (en vert) par l’ARNt synthétase (en bleu) Couplage entre l’ARNt et l’acide aminé ARNt non chargé ARNt chargé Processus en 2 étapes : Activation : aa +ATP ↔ aa~AMP + PPi Reconnaissance très spécifique → important pour la fidélité de la traduction Transfert : aa~AMP + ARNt ↔ aa~ARNt + AMP Le code génétique → Correspondance entre les différents triplets de nucléotides (codons) et les 20 acides aminés Il est…… 3 Le « Wobble » Universel → le même dans tous les organismes → quelques exceptions : Ex : La seule exception connue chez les bactérie est : UGA UGA: codon stop dans la plupart des cas UGA: tryptophane chez les Mycobactéries Appariement entre la 3ème base du codon et la 1ère base de l’anticodon → pas très strict Redondant: → souvent plus d’un codon pour 1 acide aminé Appariement d’un ARNt avec plusieurs codons sur l’ARNm Appariement non aléatoire → règle du Wobble L’usage des codons → Tous les codons correspondants à un même acide aminé ne sont pas utilisés avec la même fréquence d’un organisme à l’autre La traduction Ribosome → Un même acide aminé peut être préférentiellement codé par un codon différent en fonction des organismes initiation → Relation avec la composition en bases de l’ADN de l’organisme ? (ex : Organisme avec fort % GC → utilisation pour chaque acide aminé des codons ayant le plus de C et de G) terminaison élongation 5’P 3’ OH Région d’initiation ARNm Codon stop Exemples de codons rares chez E. coli séquence codante Arginine: AGG, AGA Isoleucine: AUA Leucine: CUA Phenyalanine: CCC Glycine:GGA N L’élongation de la traduction - La liaison peptidique - Les facteurs d’élongation Protéine L’initiation de la traduction (chez les procaryotes) Traduction: le mécanisme L’initiation de la traduction - L’ARNt initiateur - Les facteurs d’initiation C La séquence de fixation des ribosomes (RBS) → 2 éléments : - Le codon initiateur - Le Shine Dalgarno (SD) 5’ NNNNNAGGAGGU-N5-10-AUGNNNNNN 3’ Terminaison de la traduction Shine Dalgarno Les polysomes Traduction d’un ARNm cassé Couplage transcription/traduction Inhibiteurs de la traduction Codon initiateur Le codon initiateur : chez E. coli AUG : 83% → le plus courant GUG : 14% UUG : 3% 4 L’initiation de la traduction Le Shine Dalgarno 1ère étape : Fixation de la sous-unité 30S sur le site RBS de l’ARNm Présent chez les procaryotes (Absent chez les eucaryotes) 2ème étape : Fixation de l’ARNt initiateur sur le site P de la sous unité 30S Localisé en 5’ du codon initiateur (« upstream » ; en amont) 3ème étape : Fixation de la sous unité 50S → formation du complexe 70S formyl Complémentaire de courtes séquences présentes dans l’ARN 16S de la petite sous unité du ribosome H O L’ARNt initiateur : 5’ 3’ A ARN 16S UU C C U C C A ARNm 5’ N N N N N A G G A G G U - N5-10- A U G N N N N N N C H 3’ * Se fixe sur le site P de la petite sous unité Codon initiateur C COOH (CH2)2 * Structure différente des ARNt de l’élongation Shine Dalgarno H N * fMet-ARNt : un groupement formyl sur la méthionine S CH3 Les facteurs d’initiation (IFs) ARNt initiateur *Accélèrent la formation du complexe initiateur 30S * Influencent l’interaction entre les codon et anticodon initiateurs ARNt élongation L’initiation de la traduction Initiation de la traduction d’un messager polycistronique (chez les procaryotes) 5 L’élongation de la traduction Formation de la liaison peptidique → Réaction réalisée par l’ARN 23S Les facteurs d’élongation EF-Tu : Temperature unstable Association avec aa-ARNt et le GTP Le complexe aa-ARNt/EF-Tu/GTP se fixe au site A EF-G : GTP hydrolysis Catalyse la translocation du A vers P et P/E Transition du ribosome de l’état PRE (avant translocation) à POST (après translocation) EF-Ts : Temperature stable Reconnaît EF-Tu/GDP et échange le GDP en GTP Les cycles de l’élongation 1/ Fixation du complexe aminoacyl-ARNt/EF-TU/GTP au site A Nécessité d’énergie (GTP)/ Relargage de EF-Tu/GDP 2/ Régénération du complexe EF-Tu/GTP par EF-TS/GTP 3/ Formation de la liaison peptidique Lors de la 1ère élongation, le groupe NH2 de la Met est bloqué par le groupe formyl (HCO): la synthèse est orientée du NH3+ terminal vers le COO- terminal 4/ Translocation : fixation du complexe EF-G/GTP sur le ribosome, hydrolyse du GTP, relargage de l’ARNt non chargé du site P, Glissement du ribosome sur l’ARNm, transfert du peptidyl-ARNt du site A au site P. Relargage de EF-G/GDP 5/ Un nouveau cycle commence par la fixation de l’aminoacyl-ARNt au site A libéré. Terminaison de la traduction Les composants Les événements Reconnaissance du codon stop par RF1/RF2 → Les codons « stop » (ou « non-sens ») : UAA, UGA et UAG 6 Les événements Polysomes Hydrolyse de la liaison ester entre le dernier acide aminé et l’ARNt Libération de la protéine Relargage de l’ARNt Dissociation du ribosome Et cela repart…. Couplage transcription/traduction chez les procaryotes Traduction d’un ARNm cassé Inhibiteurs de la synthèse protéique Schéma d’un gène et de son expression Brin codant (Brin complémentaire) gène promoteur 5’ -35 -10 +1 SD ATG TAG terminateur 3’ ADN 3’ Brin matrice Séquence codante 5’P Région transcrite non traduite SD NH2 AUG 5’ UAG COOH 3’ OH ARN messager Protéine 7 Expression d’un opéron (chez les procaryotes) Cadre ouvert de lecture (Open Reading Frame : ORF) opéron promoteur ADN -35 -10 +1 5’ SD ATG TAG SD ATG TAG terminateur 3’ 3’ 5’ ARN polycistronique 5’P SD ATG TAG SD ATG TAG Définition : une séquence d’ADN contenant une suite de codons non interrompue par un codon stop → ne correspond pas nécessairement à un gène ATG XXX XXX XXX XXX XXX TAA → séquence potentiellement codante 3’ OH Attention : une autre définition est une séquence d’ADN contenant une suite de codons comprise entre deux codons stop → cf cours de bioinformatique N C N C Protéines Les phases de lecture Une région d’ADN sur le chromosome d’Escherichia coli → 6 phases de lecture pour un fragment d’ADN 5’ AATGGGXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXTGAAXXXCATX 3’ ADN 3’ TTACCCXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXACTTXXXGTAX 5’ 5’ AATGGGXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXTGAAXXXCATX 3’ 1 2 ATG 3 TGA stop Sens de lecture 3’ TTACCCXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXACTTXXXGTAX 5’ 4 5 6 stop GTA Sens de lecture 8
