Contrôle de l expression génétique chez les eucaryotes

Transcription

1 Contrôle de l expression génétique chez les eucaryotes 3 ème partie : synthèse, maturation & dégradation des protéines - Chapitre II : Régulation de la traduction Cours de Mr Le Dréan

2 I Introduction transcriptome Corrélation? protéome Régulation Associé à des réponses rapides Défection Transformation cellulaire Une cellule en division nécessite un taux de synthèse trois fois plus élevé qu'une cellule quiescente

3 I Introduction Régulation par répression

4 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - A / Contrôles en cis par des structures de l ARNm : cas de la queue poly-a pseudo-circularisation

5 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - A / Contrôles en cis par des structures de l ARNm : cas de la queue poly-a La PABP (poly-a binding protein) se lie au facteur eif4g

6 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - A / Contrôles en cis par des structures de l ARNm : cas de la queue poly-a protéine eif4g = protéine essentielle pour l architecture = cible de nombreux virus

7 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - A / Contrôles en cis par des structures de l ARNm : cas de la queue poly-a Autres facteurs : exemple de Paip1 (PABP-interacting protein 1) Autres mécanismes : aide au recrutement de la sous-unité 60S

8 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - A / Contrôles en cis par des structures de l ARNm : cas de la queue poly-a traduction liée à la longueur de la queue poly-a 4G Exemple de CPEB = Cytoplasmic Polyadenylation Element Binding Protein

9 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Exemple : traduction & apoptose les facteurs eif4g, eif4b, eif2alpha et eif3 sont des protéines cibles des caspases

10 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Exemple : stimulation par l insuline augmentation générale de la synthèse protéique * * phosphorylation de 4E-BP1 => permet la formation du complexe eif4f => favorise l initiation phosphorylation de eef-1a=> favorise l élongation Exemple : Stress du réticulum diminution générale de la synthèse protéique * phosphorylation de eif2alpha => inhibe l initiation * phosphorylation de eef-2=> ralentissement de l élongation

11 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Exemple : Recyclage de eif2 et sa régulation par phosphorylation. facteur d échange GDP/GTP

12 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Séquestration possible Exemple : Recyclage de eif2 et sa régulation par phosphorylation (suite).

13 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Exemple : régulation de l activité de eif4f. - Séquestration de eif4e Compétition pour la fixation de eif4e eif4g 4E-BP = eif-4e Binding Protein

14 II Facteurs affectant de façon globale la traduction II - B / Contrôles en trans par modulation de l activité des facteurs de traduction Exemple de la Rapamycine Exemple : régulation de l activité de eif4f (suite). - Phosphorylation de eif4e

15 III Régulation spécifique de la traduction III - A / Rôle de la séquence 5 -UTR. * Taille de la séquence 5 -UTR * Structure de la séquence 5 -UTR 1/ une structure tige-boucle située dans les 20 premiers nucléotides de l ARNm peut empêcher l attachement du ribosome. 2/ une structure tige-boucle située à nucléotides en aval d un codon initiateur peut exercer un effet positif sur l initiation 3/ Une structure trop stable (supérieur à -50 kcal/mol) peut représenter un obstacle infranchissable lors du balayage du complexe 48S.

16 III Régulation spécifique de la traduction III - A / Structure de la séquence 5 -UTR. Exemple d appariements d ARN double-brin de type tige-boucle

17 III Régulation spécifique de la traduction III - A / Structure de la séquence 5 -UTR. Exemple: structure PCE (5 -terminal Posttranscriptional Control Element) Exemple : régulation différentielle d isoformes issues de promoteurs alternatifs

18 III Régulation spécifique de la traduction III - A / Structure de la séquence 5 UTR. Exemple : régulation coordonnée de la traduction de la ferritine et de la transferrine Transférrine = rôle dans l entrée du fer dans la cellule Ferritine = rôle dans le stockage du fer Leurs ARNm contiennent des structures particulières en tige-boucle = séquence IRE (Iron Responsive Element). La région 3 -UTR de ARNm codant la transferrine contient 5 IRE La région 5 -UTR de ARNm codant la ferritine contient 1 IRE Les IRE fixent un facteur appelé IRE-BP (IRE Binding Protein) ou IRP (pour Iron Regulatory Protein).

19 III Régulation spécifique de la traduction III - A / Structure de la séquence 5 UTR. Exemple : régulation coordonnée de la traduction de la ferritine et de la transferrine Absence de fer _ + Présence de fer + _

20 III Régulation spécifique de la traduction III - B / Les séquences IRES. Initiation indépendante de la coiffe IRES = internal Ribosome Entry Site

21 III Régulation spécifique de la traduction III - B / Les séquences IRES. facteurs d initiation alternatifs = ITAF (IRES trans-acting factors)

22 III Régulation spécifique de la traduction III - B / Les séquences IRES. Exemple : Régulation de la traduction de APAF-1 lors de l apoptose & régulation de la traduction de XIAP

23 III Régulation spécifique de la traduction III - C / Présence de petits cadres de lecture en amont. Exemple : Régulation de la traduction de GCN4, en cas de carence en a.a.

24 III Régulation spécifique de la traduction III - D / Choix alternatif du codon d initiation. Possibilité d avoir des codons d initiation différents d 1 AUG -CUG -GUG -ACG - AUU Souvent localisé en amont d un codon AUG, lui aussi fonctionnel Exemple : c-myc et ces isoformes ARNm CUG AUG AUG Stop kda 64 kda 45 kda Le contexte nucléotidique entourant ces codons atypiques est important. = séquences adjacentes + structure II aire de l ARNm (IRES?)

25 III Régulation spécifique de la traduction III - E / Les séquences régulatrices en 3 -UTR. Séquence en 3 -UTR qui bloque la formation d un ribosome complet Exemple : séquence DICE (Differentiation Control element) sur l ARNm codant la 15- lipoxygénase (Lox)

26 III Régulation spécifique de la traduction III - E / Les séquences régulatrices en 3 -UTR. Exemple : traduction asymétrique de la β-actine

27 III Régulation spécifique de la traduction III - E / Les séquences régulatrices en 3 -UTR. Exemple : Bicoïd chez la drosophile. BBR = Bicoid Binding Region

28 IV Régulation par les petits ARNs régulateurs sirna mirna

29 IV Régulation par les petits ARNs régulateurs Chap II : Régulation de la traduction

30 V Régulation liée au contrôle qualité des ARNs Nonsense-Mediated decay (NMD)

31 V Régulation liée au contrôle qualité des ARNs Nonsense-Mediated decay (NMD)

32 V Régulation liée au contrôle qualité des ARNs Non-Stop Decay (NSD) Non-Go Decay (NGD)