R gulation de l'expression
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BIOLOGIE CELLULAIRE - Stage de Pré-Rentrée UE1 - 2010/2011 - Variabilité et régulation de l’expression génique Objectifs • Comprendre la séquence des différentes étapes menant du gène à la protéine • Comprendre que toutes ces étapes peuvent être régulées et en retenir les principaux exemples Introduction : La molécule d’ADN Enchaînement de nucléotides. Un nucléotide = - une base azotée + - un sucre : désoxyribose + - un phosphate http://www.netenviesdebebes.com/images/adn.gif Rappel : ADN TRANSCRIPTION Pré-ARNm Maturation Copie d’un des 2 brins d’ADN sous la forme d’un brin d’ARN complémentaire, par une enzyme appelée ARN polymérase ARNm TRADUCTION Traduction de l’ARNm mature en une chaîne d’acides aminés Protéine A propos de la transcription : Schéma de N.Boulle, cours sur la Transcription 2010 Séquence de l’ARN = séquence du brin codant (T U) - Synthèse des ARN ribonucléotides triphosphates (ATP UTP CTP GTP) - Synthèse de l’ARN : toujours de son extrémité 5’ vers son extrémité 3’. - Seul 1 des 2 brins d’ADN est transcrit A propos de la traduction : http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/images/figure1_namy.gif - Gène = Séquence d’ADN contenant l’information nécessaire pour la synthèse d’un ARN codant ou non codant. - Génome = ensemble des gènes - Le génome régit les caractéristiques des cellules. Elles présentent pourtant une adaptabilité. Comment une cellule s’adapte-t-elle à ses besoins et son environnement ? VARIABILITE ET REGULATION DE L’EXPRESSION GENIQUE I- Modification de l’ADN II- Régulation transcriptionnelle III- Régulation post-transcriptionnelle IV- Régulation traductionnelle I. MODIFICATION DE L’ADN A. Accès à l’ADN par les complexes de transcription (et par la DNAse) Différents niveaux de compaction : histones ADN très compacté = ADN décompacté Accès difficile = Accès facile Transcription freinée http://www.google.fr/imgres?imgurl=http://www.inrp.fr/Acces/bi otic/genetic/adn/images/histones.gif Transcription favorisée A propos des histones : Comment l’ADN passe t il d’un état de compaction à un autre ? Par régulation de l’activité des histones : - acétylation/désacétylation HAT HDAC Histones = protéines chargées « positif », une fois acétylées elles perdent de leur attraction pour l’ADN chargé « négatif ». Bilan: Modification de l’accès à l’ADN Transcription favorisée ADN facile d’accès Décompacté Histones acétylés par HAT Régions sensibles à la DNAse Euchromatine Transcription freinée ADN difficile d’accès Compacté Histones désacétylées par HDAC Régions moins sensibles à la DNAse Hétérochromatine B. Méthylation des promoteurs Promoteur = courte séquence spécifique d’ADN sur laquelle se fixe l’ARN polymérase. Méthylation du promoteur Blocage de l’accès de l’ARN polymérase Blocage de la transcription C. Réarrangement chromosomique Perte de matériel génétique (exemple : Lymphocytes B) II. REGULATION TRANSCRIPTIONNELLE A. Séquences CIS = séquence d’ADN palindromique - Dans le promoteur proximal - Séquence RE activatrice ou inhibitrice B. Facteurs Trans = protéine interagissant avec une séquence cis C. Cofacteurs = interagissent avec les facteurs Trans D. Choix du promoteur III. REGULATION POST-TRANSCRIPTIONNELLE A- Maturation de l’ARNm Deux objectifs Contrôle de la qualité des ARNm - Coiffe à l’extrémité 5’ - Extrémité polyA en 3’ Diversité de production de protéines - Epissage : Excision des introns et jonction des exons du pré- ARNm = obtention d’un ARNm mature et fonctionnel A propos de l’épissage : Schéma de N.Boulle, cours sur la Transcription 2010 Exons = conservés dans l’ARNm mature, qu’ils soient codants ou non Introns = excisés L’épissage est réalisé par le spliceosome =complexe dynamique de protéines+ ARN Epissage alternatif = différentiel Mécanisme par lequel certains exons, certains introns ou des portions de ceux-ci sont alternativement gardés ou enlevés au moment de l’épissage. Exon cassette Exon mutuellement exclusifs Intron retenu Site accepteur interne Site donneur interne B- Régulation par atténuation C- Régulation de la stabilité des ARNm D- Modification de la structure primaire de l’ARNm III. REGULATION TRADUCTIONNELLE A- Protéines régulatrices Activation Fixation en 3’ Stabilisent l’ARNm B- Décalage du cadre de lecture Répression Fixation en 5’ Inhibent la fixation des ribosomes
