4- Les étapes de la traduction

UE1 Atomes, Biomolécules, Génome
Traduction et régulation (1)
PACES 2011-2012
Sandrine Dabernat
Code génétique et traduction
1- Les ARN de transfert
2- Les ARN ribosomaux et ribosomes
3- Le code génétique
4- Les étapes de la traduction
Activation des AA
Initiation de la traduction
Elongation et terminaison
5- Régulation traductionnelle et modifications post-traductionnelle
6- Repliement des protéines et conformation
7- Dégradation des protéines
Les ARN de transfert.
● Impliqués dans la traduction: permet le transport et l’incorporation des AA
● Petits ARN d’environ 80 nucléotides
● Gènes transcrits par une ARN polymérase III et maturés
● Forme de feuille de trèfle stabilisée par des appariements intra-caténaires
● Extrémité 3’ porte l’aa.
Aspect de « L renversé »
Acide aminé
attaché
Boucle D
AA en 3’
Boucle T
anticodon
Code génétique et traduction
1- Les ARN de transfert
2- Les ARN ribosomiques et ribosomes
3- Le code génétique
4- Les étapes de la traduction
Activation des AA
Initiation de la traduction
Elongation et terminaison
5- Régulation traductionnelle et modifications post-traductionnelle
6- Repliement des protéines et conformation
7- Dégradation des protéines
Le ribosome
● Complexe ribonucléoprotéique cytoplasmique libre ou sur la membrane du réticulum granuleux
● Assure la synthèse de protéines à partir d’une matrice d’ARNm
● Complexe enzymatique polymérisant les acides aminés (~ 2AA/seconde)
● Moteur moléculaire consommant de l’énergie (GTP)
● 4 sites de fixation pour les ARN
Peptide
Evacuation
Acide aminé
Grande
sous-unité
Petite
sous-unité
Liaison à l’ARNm
Grande
sous-unité
Petite
sous-unité
Les ARN ribosomiques
Eucaryotes
Ribosome
Grosse
sous-unité
Petite
sous-unité
80S
60S
ARN 28S
ARN 5,8S
ARN 5S
49 protéines
40S
ARN 18S
33 protéines
Les ARN ribosomiques
Schéma général de l’assemblage des ribosomes
Traduction: définition
● Processus par lequel le code génétique porté par l’ARNm dirige la synthèse des
protéines
● Synthèse peptidique est cytoplasmique
● S’effectue à partir d’une matrice d’ARN et dure de 20 sec à plusieurs min
● Production d’un polypeptide dont l’enchainement des acides aminés dépend de la
séquence en nucléotides de la matrice d’ARNm lue par le ribosome
Code génétique et traduction
1- Les ARN de transfert
2- Les ARN ribosomaux et ribosomes
3- Le code génétique
4- Les étapes de la traduction
Activation des AA
Initiation de la traduction
Elongation et terminaison
5- Régulation traductionnelle et modifications post-traductionnelle
6- Repliement des protéines et conformation
7- Dégradation des protéines
Le code génétique
● Code génétique UNIVERSEL entre les espèces
● 20 acides aminés codés par 4 bases nucléotidiques (AUGC)
● Code à 2 bases: 42 = 16 combinaisons…..insuffisant
● Code à trois bases: 43 = 64 combinaisons….possible
● Codon : groupe de trois nucléotides consécutifs
Code génétique est dit « dégénéré » (redondant): un même acide aminé peut être
codé par plusieurs codons différents.
61 codons spécifient des acides aminés
3 codons stop (UAA, UAG, UGA)
Le code génétique
Un code par triplet
● Complémentarité de base entre le codon de l’ARNm et l’anticodon de l’ARNt qui
transporte l’acide aminé.
● Dégénérescence sur la 3ème base du codon: 61 ARNt théorique
● « Wobble » : appariement de la 3ème base est « flottant »: Chez l’homme: 500 gènes pour
ARNt et seulement 48 anticodons représentés
Le cadre de lecture
● 3 possibilités théoriques de lire un ARNm (3 cadres de lecture).
● Code génétique est non chevauchant.
● Impose un point de départ défini de la traduction sinon décodage erroné!!!
Attention: ne signifie pas que les gènes ne sont pas chevauchants
Cadre de lecture 1
Décalage
d’une base
Cadre de lecture 2
Cadre de lecture 3
Décalage
de deux bases
Code génétique et traduction
1- Les ARN de transfert
2- Les ARN ribosomaux et ribosomes
3- Le code génétique
4- Les étapes de la traduction
Activation des AA
Initiation de la traduction
Elongation et terminaison
5- Régulation traductionnelle et modifications post-traductionnelle
6- Repliement des protéines et conformation
7- Dégradation des protéines
Traduction: polymérisation d’acides aminés
Schéma général
R1
R2
H
+
NH3
C
-
H N+
COO
H
H
Peptidyl-transférase
NH3
H
H
R2
O
C
COO
H2O
R1
+
-
C
C
N
H
C
H
-
COO
Traduction: polymérisation d’acides aminés
● Allongement de la chaîne polypeptidique de l’extrémité N
● Peptidyl-transférase utilise des AA-ARNt
ter
vers C
ter
La synthèse peptidique a lieu au sein des ribosomes
Fixés sur
le REG
libres
Transfert de l’acide aminé sur son ARNt
● Etape catalysée par les aminoacyl-ARNt synthétases.
● Une aminoacyl-ARNt synthétase par acide aminé
● Contrôle qualité de la fixation d’un acide aminé donné sur son ARNt
● Réaction en 2 étapes:
Etape 1
Formation d’un AA adénylé
Etape 2
Transfert sur l’ARNt
Auto-édition par les amino-acyl ARNt synthétases
● Deux mécanismes contrôlant le choix du couple AA/ARNt
- Adéquation de l’AA au site actif de l’enzyme ARNt synthétase
- Site d’édition: hydrolyse de l’AA-AMP
● Environ 1 erreur pour 40 000 couplages
ARNt
Site d’édition
Eviction de l’AA
incorrect par
hydrolyse
Site de
synthèse
Acide aminé
incorrect
Reconnaissance des ARNt par les amino-acyl ARNt synthétases
● Reconnaissance de l’anticodon (3pochettes successives spécifique de
chaque nucléotide
● « Lecture de l’ARNt à divers endroits
Initiation de la traduction
● La circularisation de l’ARNm favorise l’initiation de la traduction
● Traduction simultanée par plusieurs ribosomes: polyribosomes ou polysomes
Le cadre ouvert de lecture
● La séquence d’ARNm codant à proprement parlé pour la protéine est délimitée
Par un codon START (AUG), initiateur de la traduction
Par un codon STOP (UAA, UAG, UGA).
5’
Start
AUG
Multiple de 3
nucléotides
Stop
UAA
UAG
UGA
3’
AAAn