changement de langage
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Traduction- 2TSbc METABOLISME DES PROTEINES : Mécanisme de la traduction Introduction : Traduction = synthèse des protéines sur une matrice d'……… 1- Caractéristique du code génétique : changement de langage entre l'ARNm et la protéine correspondante 1.1- Code à 3 lettres : code situé sur l'ARNm (Khorana en 1966) Un groupe de 3 bases ou triplet de bases de l'ARN m code pour 1 acide aminé. Ces 3 bases de ARNm s'appellent codon. Possibilité de combinaison des 4 bases en codon : 43 = 64 codons différents. - 61 codons ayant un sens (qui correspondent chacun à 1 acide aminé), dont 1 codon d'initiation (AUG), - 3 codons non sens ou stop ou de terminaison (UAA, UAG, UGA). 1.2 Code dégénéré Le code est dégénéré : 61 codons → 20 acides aminés. Donc plusieurs codons pour le même acide aminé (codons synonymes). En général les codons synonymes différents par la nature du d'une base (le plus souvent la 3ème). Exercice : calculer le nombre de codons pour chaque acide aminé.(voir tableau code génétique page suivante) Phe Ser Tyr Asp Leu Pro His Glu Ile Thr Gln Cys Val Ala Asn Arg Met Trp Lys Gly Il n'y a pas de ponctuation entre les triplets, ils sont lus à la suite les uns des autres. Seule particularité : 1 codon de départ (établit le cadre de lecture) 3 codons stop. page1 Traduction- 2TSbc 1.3- Le code génétique est quasi universel Il est valable pour tous les organismes vivants (bactéries, végétaux, êtres humains), il a donc été préservé au cours de l'évolution, sauf chez les mitochondries où il y a quelques modifications. 2-.Eléments nécessaires à la synthèse protéique 2.1- ARNm : matrice 2.1.1- Structure ARNm - Structure monocaténaire, sauf chez certains virus. - Longueur variable (dépend des protéines codées) - Sont en faible quantité dans les cellules (5% des ARN chez Escherichia coli). page2 Traduction- 2TSbc - Structure tridimensionnelle : repliement de la chaîne en épingle à cheveux (liaisons … entre bases complémentaires). Il est de plus en plus évident que la formation d'appariements intramoléculaires soit un moyen de régulation de la traduction. 2.1.2- ARNm : matrice Porte le message de l'ADN (ordre dans lequel seront attachés les acides aminés). -Il est traduit dans le sens 5' → 3' -La totalité ne sert pas de matrice : *chez les eucaryote : chapeau et queue polyA qui ne sont pas traduits *chez les procaryotes et les eucaryotes : en amont coté 5' et en aval coté 3' il existe des séquences non traduites. Chez les procaryotes, les ARNm peuvent être polycistroniques ou polygéniques : 1 ARNm → plusieurs protéines (cas opéron lactose). Cistron (ancien terme) : portion d'ADN qui code pour 1 chaîne polypeptidique. -Chez les procaryotes, il y a couplage transcription - traduction : l'ARNm est traduit alors que la trancription n'est pas terminée. 2.2- ARNt : molécules adaptatrices 2.2.1- Structure - Petites molécules d'ARN monocaténaire de 70 à 90 nucléotides (procaryotes) 73 à 95 nucléotides (eucaryotes) - Ils représentent 15 à 20% des ARN chez Escherichia coli. La structure tridimensionnelle est conservée, dite en feuille de trèfle. Elle se replie sur elle même en forme de L grâce à la formation de liaisons H entre les bases des ribonucléotides. page3 Traduction- 2TSbc - Nombreuses bases inhabituelles (≈ 10 par molécules) Les ARN de transfert contiennent de nombreux nucléotides modifiés chimiquement après transcription. Seuls quelques modifications sont représentées ici.L’inosine(I) résulte d’une désamination de l’adénine dans l’adénosine.La dihydrouridine(D) résulte d’une réduction de l’uracile dans l’uridine. Dans la pseudouriidine(Y), la liaison de l’uracile au ribose se fait par le biais du carbone N°5. 2.2.2- Rôle d'adaptateur C'est l'intermédiaire entre l'ARNm et les acides aminés. -L'ARNt porte l'anti-codon : groupe de 3 ribonucléotides portant les bases complémentaires du codon de l'ARNm (liaisons H). Ex : anticodon : 5' GAA3' Codon : 3' L'ARNm est lu dans le sens …. Il y a plus d'ARNt que d'acides aminés : ARNt avec des anti-codons différents qui codent pour les mêmes acides aminés = ARNt isoaccepteurs. -L'ARNt se lie à l'acide aminé par liaison covalente sur le dernier nucléotide 3' (A). Il y a deux étapes : 1ère étape : activation de l'acide aminé par l'AMINOACYL-ARNt-SYNTHETASE 2ème étape : fixation page4 Traduction- 2TSbc 2.3- Ribosome: site de la synthèse protéique 2.3.1- Structure C'est un complexe de grande taille formé d'ARN ribosomique (représente 80% des ARN) et de protéines ribosomiques. Ils sont formés de 2 sous unités (une petite et une grosse). page5 Traduction- 2TSbc On considère schématiquement 3 sites de liaisons dans le ribosome : - 2 sites pour 2 ARNt : site A (aminoacyl) et site P (peptidyl), - 1 autre site pour l'ARNm. 2.3.2Rôle - Permet le bon positionnement de l'ARNm et des ARNt qui arrivent. - Catalyse la liaison peptidique entre 2 acides aminés : activité peptidyl transférase portée par la grosse sous unité (50 S ou 60 S). Il a été démontré (chez E. Coli) que l'activité catalytique est portée par l'ARN 23 S lui-même (voir article : ribozyme). page6 Traduction- 2TSbc 3- Les étapes de la traduction chez les procaryotes 3.1- Initiation -Le processus d'initiation est compliqué, comprenant un certain nombre d'étapes catalysées par des protéines appelées facteurs d'initiation (IF). De nombreux détails sont encore incertains. - Chaque ribosome est assemblé sur une chaîne d'ARNm, au site d'initiation (codon AUG), en 2 étapes : la grande sous unité se fixera seulement lorsque la petite sous unité ribosomale chargée avec des facteurs d'initiation aura trouvé le codon de départ - En amont du codon AUG (sur l'ARNm), il y a une séquence en 5' riche en purine qui peut s'apparier à l'ARN ribosomique 16 S de la sous unité 30 S : - Facteurs d'initiation : IF1, IF2 et IF3 : se fixent sur la petite sous unité et l'oriente vers ARNm au niveau de la séquence d'initiation. page7 Traduction- 2TSbc 3.2- Elongation - 1ère étape: Fixation de l'acide aminé2 -ARNt sur le site A du ribosome. Liaison codon anticodon. - 2ème étape: Formation de la liaison peptidique. •Il y a rupture de la liaison entre l'ARNt-AA1 • liaison entre la fonction -COOH libéré de l'AA1 et la fonction amine - NH2 de l'AA2. On obtient un dipeptidyl-ARNt. Schéma : • Ejection de l'ARNt1 du ribosome Cette étape est catalysée par l'activité PEPTIDYL TRANSFERASE portée par l'ARN 23 S de la grosse sous unité. - 3ème étape: Translocation. Lorsque le site P est libre, le ribosome avance d'un cran sur ARNm (un cran= un codon).Ceci permet de replacer le ribosome de telle sorte que la molécule d'aminoacyl-ARNt suivante puisse se fixer (site A libre à nouveau Donc l'ARNm est lu de 5'--> 3' et le polypeptide est synthétisé de NH2--> COOH. FACTEURS D'ELONGATION: EF-Tu qui intervient dans l'étape 1 de l'élongation . page8 Traduction- 2TSbc etc, etc… page9 Traduction- 2TSbc 3.3 Terminaison Codons de terminaison : UAG, UGA, UAA. Ils sont reconnus par des facteurs de terminaison RF. Ils ne codent pour aucun acide aminé ;il n'existe pas d'ARNt ayant un anti codon complémentaire. Il y a coupure entre le dernier ARNt et la chaîne peptidique grâce à l'activité peptidyl-transférasse (grosse sous-unité) → libération de la chaîne peptidique. Dissociation des facteurs et des 2 sous unités du ribosome. page10 Traduction- 2TSbc 3.4 Acquisition de la structure II et III Elle se fait au fur et à mesure que la traduction progresse et se finit quand le polypeptide est libéré. Elle est due à la séquence primaire de la chaîne polypeptidique. Rq: la chaîne polypeptidique peut subir des modifications à l'issu de la traduction, on parle de modifications post-traductionnelles. 3.5 Polyribosomes ou polysomes Un ARNm peut être lu par plusieurs ribosomes à la fois. Les ribosomes accrochés à un ARNm = polysome. La distance qui sépare 2 ribosomes est d'environ 100 nucléotides. Donc plusieurs chaînes peptidiques identiques sont synthétisées en même temps avec plusieurs ribosomes et un seul ARNm. Plus la chaîne est du coté 5' plus elle est courte. Exemple d'un polysome : page11
