EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE : LA TRANSCRIPTION DE L ADN

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1 EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE : LA TRANSCRIPTION DE L ADN

2 INTRODUCTION - DÉFINITION Rappel : définition moléculaire du gène 5 A B C 3 ARNm ARNr ARNt Protéine fonctionnelle Flux de l information génétique : ADN ARN Protéine transcription traduction Définition de la transcription Segment d ADN (gène) Brin d ARN (séquence complémentaire de l ADN) ARN messager, de transfert et ribosomial Réplication (ADN copié entièrement) Transcription (copie d un fragment) Régulation de la transcription : présence sur l ADN de séquences régulatrices Transcrit primaire ARN mature Modifications post-transcriptionnelles Concept d ARN messager (F. Jacob et J. Monod 1961, Nobel en 1965) ADN protéines ARNm ARNm ribosomes

3 L ARN Acides ribonucléiques caractérisés : par l ose : le ribose par les bases : Adénine (A), Uracile (U) (remplace Thymine), Cytosine (C), et Guanine (G) Une seule chaîne de nucléotides beaucoup plus courte que celle de l ADN Règles d appariement : A U et C G On peut les observer : soit entre 2 molécules d ARN différentes soit dans une même molécule dans une région repliée.

4 Les différents ARN Plusieurs types d ARN dans les cellules, 3 principaux: ARNr ( ribosomiques ) ~ 71% ARNt ( de transfert ) ~ 16% ARNm ( messager ) ~ 2-3 %

5 Les ARNr et les r protéines Ribosomes : complexes composés de protéines et d ARN, nécessaires à la synthèse des protéines Présents chez eucaryotes et procaryotes Ils sont constitués de 2 sous unités: une petite qui «lit» l ARNm et une grosse qui associe les acides aminés pour former la protéine correspondante

6 L ARN de transfert : ARNt Ils véhiculent les acides aminés du cytoplasme vers le lieu de la synthèse protéique: les ribosomes, et assurent la correspondance entre l information génétique contenue dans l ARNm et les acides aminés (AAs) de la protéine codée par cet ARNm. Structure d un ARNt: forme de trèfle, ~100 nucléotides, contient un site de fixation d acides aminés en 3 et un site anticodon spécifique de l AA qu il transporte (ici phénylalanine). Sablonnière et al., Omniscience 2010

7 L ARN messager Il porte une partie de l information génétique contenue au niveau de l ADN jusqu aux ribosomes. La durée de vie des ARNm est très courte ( qq minutes à qq jours ) Structure: Il est formé d une seule chaîne de nucléotides La séquence des bases constitue un code qui sert à transporter le message. Chaque groupe de 3 nucléotides sur l ARNm forme un codon qui codera un AA particulier au niveau du ribosome.

8 Mécanisme général de la transcription Réaction de biosynthèse de l ARN ARN + ribonucléotides triphosphate - matrice - précurseurs (ATP, GTP, CTP, UTP) - Mg 2+ ARN polymérase ARN + PPi (énergie) Molecular Biology of the Cell, Alberts 2011 Complémentarité des bases ADN matriciel A T G C ARN produit U A C G

9 Promoteur de procaryotes TTGACA TATAAT Départ de l ARN 3 Promoteur d eucaryotes Boite de Pribnow GGCCAATCT CGGCGG TATAAAA Départ de l ARN 3 Boîte CCAAT Boîte GC Boîte TATA L ARN polymérase reconnaît une séquence en 5 du gène: le promoteur qui contient des motifs particuliers, c est l Initiation. La fixation du complexe ARN polymérase entraine l ouverture de la double hélice. L élongation se fait dans le sens 5 vers 3.

10 ARN ADN Brin matrice : brin - ARN polymérase ADN dépendante Chez E.coli ( Da) Association transitoire Brin non matrice : brin codant = brin + Cœur de l enzyme ß ß w a a s 70 Cellules eucaryotes ARN polymérase I (Pol I) : ARN r ARN polymérase II (Pol II) : ARN m ARN polymérase III (Pol III) : ARN t Déroulement de la transcription ARN polymérase Initiation 5 3 s ADN db promoteur Synthèse de l ARN

11 ARNm ARNm Gène A Gène B Gène C ARNm

12 Élongation ARN polymérase Brin codant ou brin «+» Boucle de transcription Brin matrice ou brin «-» ADN 5 ARN Hybride ADN-ARN Direction de la transcription La lecture du brin matrice par l ARN polymérase s accompagne de l ouverture de la double hélice d ADN et est suivie par le réappariement des 2 brins d ADN

13 Terminaison Séquences «terminateurs» riches en GC sur l ADN matrice (Procaryotes) U C C Appariement des bases dans l ARN 5 U G A C G C C G UAAUCCCACA G C U G C G G C AUUUU(3 OH) Structure en épingle à cheveux Rupture de l hybride ADN-ARN Autre mécanisme : protéine Rho qui détache l ARN polymérase de l ADN matrice Eucaryotes: séquence AAUAAA sur l'arn synthétisé

14 Exon: EXpressed region Intron: INTRagenic region

15 Modifications post-transcriptionnelles et régulation de la transcription Maturation des ARN Modification des extrémités Extrémité 5 : addition du chapeau ou coiffe Cap Servent à protéger le pré-arn 7 méthylguanosine H ARN nouvellement synthétisé Extrémité 3 : queue poly (A) 3 Poly (A) polymérase Terminaison

16 Epissage ADN 5 3 exon 1 intron A exon 2 intron B exon transcription Pré ARNm = transcrit primaire exon 1 intron A exon 2 intron B exon 3 épissage ARN mature exon A exon B exon C Ex : gène de l ovalbumine A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 F 6 G pb transcription A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 F 6 G 7 7 introns Épissage, polyadénylation coiffe AAAA(A)n 1872 nucléotides

17 L épissage est réalisé par le spliceosome un complexe formé de protéines et d ARN. La maturation des ARNm eucaryotes consiste en l excision des introns et l épissage des exons.

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