UE1 – Cours n°13 – Pr Rochette – 06/02/13 Typ: Martin et Maxime
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UE1 – Cours n°13 – Pr Rochette – 06/02/13 Typ: Martin et Maxime / Cor: Caroline LE CODE GENETIQUE La découverte de l’ADN date de 1895. La structure de l’ADN est découverte en 1952. Le problème posé jusqu’en 1960 est que l’on a 4 nucléotides (A, T, G, C) pour 20 acides aminés. - Les acides aminés viennent-ils s’assembler sur l’ADN ? Le cytoplasme contient de l’ARN ? o Il y aurait donc un intermédiaire entre l’ADN et les protéines qui serait l’ARN. Comment fabrique-t-on des protéines grâce au matériel génétique ? o Quelle est la correspondance entre les deux ? Les acides aminés s’assemblent-ils sur l’ARNm ? o Non car les AA hydrophobes ne peuvent interagir avec les nucléotides donc il existe un intermédiaire ARN et AA Théorie de l’adaptateur de Crick sur l’ARN de transfert Correspondance entre les nucléotides et les AA: - 1 nucléotide code pour 1 aa ne fonctionne pas 2 nucléotides codent pour 1 aa ne fonctionne pas 3 nucléotides codent pour 1 aa fonctionne avec redondances (4^3 = 64) Hypothèse de Gamow: - 20 possibilités pour combiner 4 nucléotides pris 3 par 3 dans lesquelles l’ordre n’intervient pas o Pas de codon stop On savait que les protéines n’avaient pas toutes la même longueur. o Pas de codon d’initiation Or on savait déjà qu’il y avait des méthionines en début de protéine généralement . o Néanmoins cela est une hypothèse qui fonctionne Pour la solution proposée, ATG par exemple, code un acide aminé quel que soit l’ordre des 3 nucléotides (ATG, TAG, AGT, GAT, GTA, TGA codent le même acide aminé ou bien les permutations ne sont pas codantes). Cette idée de correspondance entre les 20 possibilités et les 20 acides aminés différents retient l’attention des scientifiques pendant quelques temps. T .. L’hypothèse suivante est: le code est-il chevauchant? - ATG o TGG GGC UE1 – Cours n°13 – Pr Rochette – 06/02/13 Typ: Martin et Maxime / Cor: Caroline GCC Cela expliquerait une proximité spatiale des codons permettant une liaison entre eux. Néanmoins, l’hypothèse selon laquelle 1 acide aminé ne peut être suivi que par un autre choisi parmi 4 au maximum est fausse (ce qui découlerait du chevauchage) Preuve d’un code à 3 nucléotides par Crick: - On savait doser des enzymes et analyser des protéines Il a induit des mutations par des rayons X en exposant des bactéries de façon à déléter un nucléotide, puis deux puis trois Il dosait ensuite l’activité de l’enzyme pour savoir s’il était fonctionnel ou non suite à la mutation o Pour une mutation d’un ou deux nucléotides, la protéine était non fonctionnelle o En revanche pour une délétion de 3 nucléotides successifs, la protéine était fonctionnelle C’est un décalage du cadre de lecture Il en a donc déduit qu’il y avait une perte d’un acide aminé pour 3 nucléotides délétés o La fonction de la protéine était restituée même si elle est raccourcie Expérience de Nirenberg : - - Ochoa et Grunberg-Manago o nNDP (NMP)n + Pi (soit de l’ARN artificiel) o Polynucléotide phosphorylase NDP = 5’ Nucléotide Di Phosphore Nirenberg o n(UDP) (UMP)n + nPhosphore o c’est donc un ARN poly uracile il a pris 20 tubes dans lesquels il a mis un acide aminé radioactif à chaque fois avec le poly U, il a obtenu une protéine de phénylalanine mais pas de résultats avec les autres acides aminés o donc UUU = Phénylalanine Par la suite, les mêmes expériences ont été faites avec toutes les combinaisons possibles d’acides aminés. - - - Leder et Nirenberg o Khorana o Il a fait un ARN artificiel avec (UUAC)n UUA CUU ACU UAC … Il a prouvé que UUA donne leucine, CUU donne leucine … Il a donc montré que plusieurs nucléotides donnaient le même acide aminé o Redondance du code génétique Codon d’initiation : o AUG Méthionine Toutes les protéines devraient commencer par une méthionine Or ce n’est pas vrai, car elle est parfois retirer par la maturation Néanmoins, chez E.Coli, par exemple, le codon d’initiation peut être AUG ou GUG (Valine) Codons de terminaison (Codons stop) : o UAG, UAA, UGA UE1 – Cours n°13 – Pr Rochette – 06/02/13 o Typ: Martin et Maxime / Cor: Caroline Pas d’ARNt spécifique Il y a + d’ARNt que d’acides aminés puisqu’il y a 45 ARNt et 20 acides aminés (pour donc 61 combinaisons si on retire les 3 combinaisons des codons stop) En conclusion, chaque acide aminé peut être chargé par plusieurs ARNt Il y a donc des codons qui sont moins utilisés pour un même acide aminé que d’autres (choix évolutif ?). - Expérience de Chapeville : o ARNt (de la cystéine) + cystéine cys-ARNt o Il va faire une réduction chimique par le nickel de la cystéine, ce qui donne une alanine En résultat dans la protéine (dont l’anticodon est toujours celui de la cystéine), on obtient Ala – ARNt (cystéine) Autrement dit, un ARNt chargé se comporte selon la nature de son codon. On ne sait pas en revanche pourquoi un codon est spécifiquement associé à un acide aminé. - Théorie du Wobble en 1966 par Crick o Il n’existe pas 61 ARNt, or il y a 61 combinaisons de nucléotides o Mise en évidence de l’inosine Flexibilité sur la 3° lettre du codon qui permet à l’ARNt de se lier à plusieurs anticodons Il y a plus de possibilités de reconnaissance de codons o Tous les codons ne sont pas utilisés à la même fréquence pour un même acide aminé Protéines ribosomales Par exemple, pour l’isoleucine on a 13 AUU, 51 AUC et 0 AUA pour le taux d’utilisation des codons sur cette expérience Aucune explication de nature stéréochimique (physico-chimique) n’est à l’heure actuelle satisfaisante pour rendre compte de la reconnaissance d’un acide aminé par un anticodon (codon) correspondant : - Interaction acides aminés – acides nucléiques sont indiscutables Un acide aminé peut se fixer sur un acide nucléique sans autre molécule pour l’y aider o Critique de la conception « clé-serrure » - Théorie du choix arbitraire d’Orgel : o ARN : Pu Py Pu Py Pu Py o Ce type d’ADN est mieux répliqué que : Pu Pu Pu Pu Py Py Py o Les protéines en feuillet plissé bêta sont des « vieilles protéines » sur le plan de l’évolution Théorie de l’origine du code génétique : o Quelle est l’affinité entre un codon ou un anticodon et l’acide aminé ? On ne connait pas la structure des ARNt primitifs - Utilisation du code : - Si un ARNm est : UUC CGG UGG CCG GCU CUU (5’-3’) UE1 – Cours n°13 – Pr Rochette – 06/02/13 - Typ: Martin et Maxime / Cor: Caroline Le code peut être utilisé avec le code ARN ou ADN (attention le sens s’inverse entre ADN codant et ARN, et l’ARN présente des U à la place des T du brin d’ADN non codant) o On peut donc simplement prendre le brin non codant, le garder dans le sens 5’-3’ et remplacer U par T o Si on a le brin codant, il faut en changer le sens et transcrire les nucléotides (A U, etc)
