génétique génétique même -il

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE
L ’EXPRESSION DES GÉNES : LA TRADUCTION
OU BIOSYNTHÈSE DES PROTÉINES
Le sens de lecture
L’ARN polymérase lit le brin matrice dans la direction 3’
vers 5’ de façon à synthétiser le brin d’ARN dans la
direction 5’ vers 3’.
Le brin d’ARN synthétisé a la même séquence que le brin
codant d’ADN et est lu par l’observateur humain dans le
sens 5’ vers 3’ de gauche à droite.
Promoteur d ’eucaryotes
5’
- 110
GGCCAATCT
Boîte CCAAT
L’ARN polymérase
reconnaît une séquence
en 5’ du gène: le
promoteur qui contient
des motifs particuliers.
Ces séquences sont
asymétriques et par
conséquent le complexe
polymérase-facteurs de
transcriptions ne peut
les reconnaître que dans
un sens.
CGGCGG
- 40
- 25
+1
TATAAAA
Boîte GC
Molecular Biology
of the Cell, Alberts
2011
Départ de l’ARN
Boîte TATA
3’
Introduction - définition
gène
5’
A
B
C
3’
transcription
ARNm
Traduction
Protéine de structure (collagène)
AA1-AA2-AA3…AAn
Protéines fonctionnelles
Enzymes (métabolisme)
Protéine signal (hormone)
Traduction = processus de biosynthèse des protéines
1 : transfert de l ’information , bases vers AAs
2 : attachement des acides aminés
Problème : ARN messager = code à 4 lettres (AUCG)
Protéines = code à 20 lettres (20 acides aminés différents)
Le Code Génétique
4 bases
20 AA différents ?
1ère possibilité : code à 1 lettre
41 = 4
2ème possibilité : code à 2 lettres
42 = 16
3ème possibilité : code à 3 lettres
43 = 64
Code génétique
Triplet = codon
5’
AUC CGA GUC
AA1 - AA2 - AA3
3 ’ mRNA
protéine
Caractéristiques du code génétique
1) Code universel: utilisé par tous les organismes vivants
2) Code non chevauchant
AA1 - AA2 - AA3 - AA4
ABCDEFG HI JKL
AA1
AA2
AA3
3) Ponctué: codon initiateur (start) (Methionine), 3 codons stop
4) Code dégénéré ou redondant: 64 codons et 20 AA ≠
un même AA
Un à 6 codons pour
Déchiffrage du code génétique (Khorana et Nirenberg: prix Nobel 1968)
Stratégies de déchiffrage :
UUUUUUUUU... + Système acellulaire
AAAAAAAAA... + Système acellulaire
Phe-Phe-Phe-..
Lys-Lys-Lys-..
UUU = Phe.
AAA= Lys
1er nucléotide
(en 5 ’)
U
C
A
G
2ème nucléotide
3ème nucléotide
(en 3 ’)
U
C
A
G
Phe
Phe
Ser
Ser
Tyr
Tyr
Cys
Cys
Leu
Ser
Stop
Leu
Ser
Stop
Stop
Trp
U
C
A
G
Leu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
Ile
Ile
Ile
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Ser
Ser
Arg
Met
Thr
Lys
Arg
U
C
A
G
Val
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G
Une grande partie des codons alternatifs pour un AA ne diffèrent que par le
troisième nucléotide.
Mécanismes biochimiques de la traduction
Lieu de la biosynthèse des protéines : ribosomes
N
Ribosomes libres
- protéines du cytoplasme
- protéines du cytosquelette
Ribosomes liés au RE
- protéines de sécrétion (hormones,
matrice extracellulaire)
ARNt (adaptateur)
AA
codon
ARNm
Éléments nécessaires
Acides aminés
H2N-CH-COOH
H2O
H2N-CH-COOH
R1
R2
AA1
AA2
H2N-CH-CO- NH-CH-COOH
R1
R2
peptide
ARN de transfert : ARNt
Acide aminé (Phe)
Extrémité 5 ’
Extrémité 3 ’
Boucle T
Boucle D
Feuille de trèfle
Biologie Moléculaire de
la Cellule, Alberts 2008
anticodon
Acide aminé
ACC 3 ’
5’
Phe
ACC 3 ’
XYZ
5’
5’
AA G
3’
UUC
ARNm
5’
3’
Procaryotes:
61 codons (20 AA)
mais seulement 31
ARNt différents
(Flottement ou
« Wobble »)
Établissement de la liaison ARNt avec un acide aminé
Les différentes étapes de la traduction
Initiation, élongation et terminaison :
N terminale
+ AA2
NH2-AA1-COOH
C terminale
+ AA3
NH2-AA1-AA2-COOH
NH2-AA1-AA2-AA3-COOH
Débute par la formylmethionine (fMet) pour les procaryotes, Met pour les eucaryotes
N terminale
C terminale
Ribosomes
La taille des sous-unités est différente entre procaryotes (50S et
30S) et eucaryotes (60S et 40S)
Site E: éjection
Site P: site peptidique qui contient le peptide en cours de
synthèse
Site A: site Acide Aminé, sert à la fixation des nouveaux AAs
Chez les eucaryotes, la coiffe en 5’ de l’ARNm sert de
point de repère.
Phase d ’élongation
eIF: facteurs d’initiation eucaryotes
Terminaison
Codon stop : UAA, UAG, UGA
Libération de la chaîne
Dissociation ribosome
Comparaison procaryotes et eucaryotes
noyau
ADN
cytoplasme
5’
transcrit
primaire
3’
ARNm
mature
ARNm
ribosome
Protéine
naissante
5’
5’
Procaryote
Eucaryote
Inhibition de la biosynthèse protéique par les antibiotiques
Streptomycine :
3’
fMet-ARNt
Tétracyclines : liaison à la sous-unité 30S
Érythromycine : liaison à la sous-unité 50S
Eucaryotes et procaryotes utilisent des polyribosomes =
enfilement de multiples ribosomes sur un même ARNm pour
gagner du temps.
Adressage des protéines et modifications post-traductionnelles
cytosol (ribosomes libres)
Membrane plasmique
protéine
Ribosomes liés (RE) : séquence signal (extrémité
N-terminale) = 20 AA (hydrophobes)
sécrétion
Réticulum
endoplasmique
NH2
Séquence
signal
3’
5’
SRP = particule de
reconnaissance du signal
Dans le RE : modifications post-traductionnelles
- repliement de la protéine (rôle des protéines chaperonnes)
- glycosylation, hydroxylation ...
Dans une analyse du nombre de bases
différentes d’un échantillon d’ADN, quel
résultat serait en accord avec les règles
d’appariement des bases?
–
–
–
–
–
A=G
A+G=C+T
A+T=G+T
A=C
G=T
Cytosine représente 38% des nucléotides dans un
échantillon d’ADN d’un organisme. Quel pourcentage
des nucléotides dans cet échantillon sera thymine?
–
–
–
–
–
12
24
31
38
Ne peut pas être déterminé
6. Cet ARNt reconnait la
phénylalanine. Quel est le
codon sur l’ARNm qui code
pour cet AA?
– UGG
– GUG
– GUA
– UUC
– CAU
L’anticodon de l’ARNt est
complémentaire ET
antiparallèle à l’ARNm