SESSION Filière BCPST-Véto BIOLOGIE. Epreuve A. Durée : 3 h 30

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1 DEV12.08 A-0609 SESSION 2009 Filière BCPST-Véto BIOLOGIE Epreuve A Durée : 3 h 30 L usage de la calculatrice, d abaques et de tables est interdit pour cette épreuve Sujet : Les acides ribonucléiques N.B.1 : L étude de ces molécules est envisagée chez les eucaryotes, les procaryotes et les virus. Le contrôle de leur synthèse est exclu. N.B.2 : Les formules de quelques nucléotides et le code génétique sont fournis en annexe au verso de cette feuille.

2 ANNEE QUELQUES NUCLEOTIDES LE CODE GENETIQUE

3 Barème de correction du devoir N 3 : soin, écriture, schémas titrés annotés, orthographe, qualité de la rédaction Introduction : amener L ADN = acide nucléique support de l information génétique des êtres vivants (eu + noyau ; pro + nucléoïde, expression génétique liée à d autres acides nucléiques les ARN, également support d info. de certains virus (particules nucléoprotéines parasites absolus de cellules poser «les» A.R.N. pluriel = diversité de séquences et donc de structures en relation avec leurs fonctions lors de l expression de l information génétique limiter et donner le plan : approches de la diversité biochimique puis diverses modalités de synthèse selon l organisme (ou le virus) considéré et enfin leur coopération f (relation structure/fonction ) lors de la synthèse des protéines I- La biochimie des ARN A- Des macromolécules polynucléotidiques séquencées : Bases puriques/ pyrimidique, ribose U ARN/T ADN exp. Rapports A/U et G/C différents de 1 => simple brin (monocaténaire) mais Complémentarité possible A///U C//G avec le document en Annexe, PM variable Liaison phosphodiester bases modifiées (CH3) D D B- La diversité des ARN : Séparation : extraction par solvants organiques = f(solubilité) ; Centrifugation sur gradient de densité Electrophorèse sur gel f(pm) S = Svedberg (coefficient de sédimentation) tableau comparatif D ARNm, ARNt, ARNr, petits ARN nucléaires (snarn) aussi associés aux protéines C- La structure spatiale : f(appariements par complémentarité et antiparallélisme des bases) et anti// constituant des zones rigides double brin et des boucles simple brin. Exemple d ARNt (trèfle et L) DD Tr- Message héréditaire ADN (ou ARN support de l info. génétique chez les virus) transcrit II- La synthèse des ARN (mener obligatoirement une approche comparative eu/pro) A- Mise en évidence (exp. Eucaryotes Puffs par exemple U* transcription / exp. hybridation ADN /ARN ovalbumine maturation) D B- La transcription de l ADN en ARN chez les procaryotes et eucaryotes (préarn) Initiation D : facteurs sigma/tbp & TF, ARNpol /ARNpol I, II et III, promoteur (séquence consensus, Pribnow/TATAbox) sites de contrôles, reconnaissance brins sens (message héréditaire) et antisens (transcrit ou matrice), 1 ère incorporations de ribonucléosides triphosphates élongation D : liaison Pester, incorporation par complémentarité et antiparallélisme, segment court ADN/ARN, ARNpol processive vitesse (100.s -1 /20.s -1 ) fréquence d erreurs x100/ ADNpol, système de correction, arbre de Noël (c est bientôt super!!! q;-)) terminaison D : séquence AT + tige boucle, facteur rho C- La maturation des préarn chez les eucaryotes : préarn ARNr ARNt Prémessager ARNm f(endonucléase + polyapolymérase) coupure f(aauaaa) capping en 5 (coiffe Méthyl7guanosinePPP) queue polya, Epissage (snurps) élimination des introns, spliceosome = RNPsn (ribozymes?) ; alternatif D- Le cas particulier des virus : Info. ARN limité à quelques dizaines de milliers de paires de bases et quelques gènes (enzymes, protéines capsidiales, protéines modifiant la cellule hôte) expression via transcription ; Cas particulier des virus à ARN (Hors programme) ou ARN + (mosaïque du

4 Tabac) L ARN est traduit (réplicase, hélicase) et transcrit donnant une forme réplicative hybride ARN+/- f(réplicase virale) ARN subgénomiques Intégration in ADN transcriptase réverse intégrase (SIDA = rétrovirus) provirus, cycle lysogénique et lytique (expression transcription avec épissage alternatif possible donnant différentes ARN et le génome complet viral non épissé Tr- molécules actives in compartiment cytosolique via pores nucléaires du noyau des eucaryotes ou traduction commence alors que la transcription n est pas terminée chez les procaryotes (arbre de Noël avec les boules (ribosomes!!!) D III- La coopération fonctionnelle des ARN lors de la traduction A- Mise en évidence des rôles des ARN (outils de la traduction) Porteur de l information génétique (exp. Mosaïque du tabac) ARN monocaténaire + avec ou sans traduction directe (ex. rétrovirus SIDA) ou (répliqué par une polymérase en + avant expression ARN m : messager intermédiaire entre ADN et protéines (exp. Jacob & Monod) message codon (code génétique non chevauchant, redondant, quasi universel) ARN ribosomiens associés aux protéines dans les ribosomes (postes d assemblage à 3 sites E/P/A) 70S = 50S (ARN 23S+5S) + 30S(ARN 16S) fonction de ribozyme ARN transfert : adaptateurs des a.a. (3 CAA) aux ARNm (exp.), aminoacyl-arnt synthétase ; boucles D, T et anti-codon, Reconnaissance codon /anticodon : appariements flottants, Inosine redondance Autres fonctions dans particules ribonucléoprotéiques (snurps déjà vues), particules PRS impliquées dans la translocation des polypeptides vers la cavité du RER ) B- Les ARN dans la synthèse des protéines et leur devenir (rédaction non récitée mais adaptée = f(sujet ARN) svp!) Initiation D complémentarité ARNm/ARNs16S séquence Dalgarno Formyl-MET / Méthylguanosine Les ARN antisens contrôlent la traduction (exemple : les ARN MIC, complémentaires de l'extrémité 5' d'un ARNm et inhibant sa fonction). Ils peuvent être également obtenus par génie génétique. ARN interférents interagissant avec un ARN messager spécifique conduisant à sa dégradation et à la diminution de sa traduction en protéine (Nobel 2006). Elongation D ribozymes peptidyl-transférase, facteurs sp.. Coût énergétique (GTP) différentes étapes décrites contrôle et processivité Terminaison D codon stop, RF GTP hydrolase et distribution dans compartiment (PRS Particule Reconnaissant Signal, ribosome) Tr- Autres ARN pouvant être évoqués : ARN des télomérases (réplication des eucaryotes Conclusion : rôle central dans l expression génétique des ARN en interactions avec enzymes et aussi protéines de structure (ribosome), support d info intermédiaire (ARNm) voire support permanent chez certains virus, coopération fonctionnelle (ARNm, ARNt, ARNr, ARNsn, relations structures sp. /fonctions spécialisées Ouverture : Contrôle de la synthèse (adaptations du métabolisme des procaryotes ou expression séquentielle au cours du développement des eucaryotes, parasitisme des virus OU (et) premières molécules du vivant probables, arguments : ribosomes => désoxyribonucléotides, réplication des ARN possible, ARN enzymes = ribozymes

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