Du gène à la protéine Campbell, 4 ème édition, chapitre 17. Automne 2013, 101-NYA-05

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1 Du gène à la protéine Campbell, 4 ème édition, chapitre 17 Automne 2013, 101-NYA-05 1

2 Objectif général à l issue de ce cours Schématiser les principales étapes de la synthèse des protéines en identifiant les compartiments cellulaires où chacune se déroule et en situant le rôle fondamental de l'expression génique dans l'ensemble du métabolisme 2

3 Du gène à la protéine en détail! Partie 1 Transcription Initiation Élongation Terminaison Modifications Maturation Coiffe Queue poly-a Épissage Partie 2 Le code génétique Les codons (ARNm) Triplets de nucléotides Cadre de lecture Traduction Initiation Élongation Terminaison Modifications posttraductionnelles 3

4 Suite Partie 3 Mutations Substitution d une paire de nucléotides Mutation silencieuse Faux-sens Non-sens Insertions ou délétions d une paire de nucléotides Insertion d une paire de nucléotides (non-sens immédiat) Délétion d une paire de nucléotides (long faux-sens) Délétion d un triplet de nucléotides Agents mutagènes 4

5 Partie 1 Transcription et modifications post-transcriptionnelles 5

6 Différences : Procaryote / Eucaryote Nous regarderons en détail les étapes chez les cellules eucaryotes 6

7 Vidéos récapitulatifs Transcription et modifications post-transcriptionnelles 7

8 Transcription (Initiation, Élongation, Terminaison) 8

9 Transcription (Initiation) en 3 sous-étapes Boîte TATA 7 nucléotides : Thymine et Adénine Séquence spécifique de l ADN où se fixera la polymérase. Fixation au promoteur en AMONT du gène à transcrire Promoteur = point de départ de la transcription. 9

10 Transcription (Initiation) Facteurs de transcription Intermédiaires permettant à l ARN polymérase de reconnaître la boîte TATA. Se fixent au promoteur Recrutement de l ARN polymérase 10

11 Transcription (Initiation) Différents facteurs de transcription se joignent pour former le complexe d initiation Déroulement de l ADN (relâchement) Début de la transcription sur le brin matrice 11

12 Transcription (Élongation) Déroulement du double brin d ADN Élongation (Ajout de 10 à 20 nucléotides) dans le sens 5 3 Une fois le brin d ARN synthétisé, l ADN déroulé se reconstitue 12

13 Transcription (Terminaison) L ARN polymérase se détache avec l aide de certaines protéines (facteurs de transcription) Après avoir transcrit une séquence spécifique d ADN Polyadénylation Se retrouvera sur l ARN prémessager 13

14 Modifications post-transcriptionnelles Coiffe 5 et Queue Poly-A Protège l ARN de la dégradation, facilite le transport hors du noyau et aide à la fixation des ribosomes à l extrémité 5 UTR : UnTranslated Region Éléments stabilisateurs de l ARN et reconnaissance des ribosomes 14

15 Modifications post-transcriptionnelles (suite) Épissage Exons (rappellez-vous : Exprimer / Exporter / Extérieur) Parties codantes de l ARN Introns Parties non-codantes de l ARN : Régulation de l expression génique 15

16 Modifications post-transcriptionnelles (suite) Formations du complexe d épissage entre différentes protéines nucléaires (prnpn) Appariement le long des introns Libération des introns Ligation des exons 16

17 Modifications post-transcriptionnelles (suite) Une protéine est une architecture modulaire codée par les exons Ces domaines peuvent avoir des fonctions différentes au sein de la protéine ex : Site de clivage enzymatique Site de phosphorylation La représentation tridimensionnelle du polypeptide dépend de sa séquence en a.a 17

18 Vidéos récapitulatifs Transcription et modifications post-transcriptionnelles

19 Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription Dans les cellules eucaryotes, la transcription ne peut commencer tant que : a) les deux brins d ADN ne se sont pas complètement séparés pour exposer le promoteur. b) plusieurs facteurs de transcription ne sont pas liés au promoteur. c) la coiffe 5 n a pas été enlevée de l ARNm. d) les introns d ADN n ont pas été enlevés de la matrice. e) les introns d ADN n ont pas été ajoutés à la matrice. 19

20 Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription Parmi les affirmations suivantes concernant la maturation de l ARN, laquelle est fausse? a) Les exons sont coupés et hydrolysés avant que l ARNm ne quitte le noyau. b) Les nucléotides peuvent être ajoutés aux deux extrémités de l ARN. c) Le brin codant de l ADN peut jouer un rôle dans l épissage de l ARN. d) L épissage de l ARN peut être catalysé par les complexes d épissage. e) L ARN pré-messager est souvent beaucoup plus long que la molécule d ARNm qui finit par sortir du noyau. 20

21 Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription Élaborez une séquence possible de nucléotides que vous lirez sur le brin non-codant (5 3 ) de la matrice d ADN qui produit chacun des ARNm suivant : a) 5 -UUUGGGAAA-3 5 -TTTGGGAAA-3 b) 5 -GAACCCCUU-3 5 -GAACCCCTT-3 c) 5 -AAAACCUUU-3 5 -AAAACCTTT-3 d) 5 -CUUCGGGAA-3 5 -CTTCGGGAA-3 e) 5 -AAACCCUUU-3 5 -AAACCCTTT-3 21

22 Partie 2 Le code génétique et la traduction 22

23 Ce que nous avons vu jusqu à présent Réplication ADN (noyau) ADN (noyau) Amorce ARN ADN primase (5-3 ) ADNpol III 5 3 (3 -OH libre) ADNpol I Ligase Transcription ADN (noyau) ARNpol II ARN pré-m. (noyau) 2 maturations - coiffe + queue polya - épissage (exons/introns) ARNm (cytoplasme) Maintenant Traduction ARNm (cytoplasme) Ribosomes Protéine (cytoplasme et RE) Modifications (RE et Golgi) 23

24 Le code génétique Fonctionne en triplets!!! Chaque triplet se nomme : Codon Chaque codon correspond : Acide aminé Décryptons ce code!!! 24

25 Le code génétique : les codons pour l ARNm Codons importants Départ AUG : code pour la méthionine chez les eucaryotes Arrêt UAA UAG UGA Les autres codons ne sont pas à retenir, mais sachez retrouver les a.a correspondants 25

26 Traduction (Principe) Synthèse d une protéine à partir de l ARNm Chaque ARNt porte un anticodon à la base Chaque anti-codon est complémentaire au codon présent sur l ARNm Ajout de l acide aminé à l autre extrémité de l ARNt Correspond au codon sur l ARNm 26

27 Structure de l ARNt Même structure pour tous les ARNt Certaines bases azotées sont modifiées (différentes de celles que nous avons vues) Possède 4 bras et 3 boucles Présence des liens hydrogènes stabilisant la structure en épingle Site de liaison à l acide aminé Correspondant au codon sur l ARNm Codon et anticodon sont complémentaires et antiparallèle 27

28 Le ribosome (structure tridimensionnelle) En forme de Whippet!!! Miam miam!!! Voyons les structures de façon plus schématisée 28

29 Le ribosome (schématisé) Site A : Région d'arrivée de l'arnt avec l'acide aminé à ajouter Site P : Région de transfert de l acide aminé à la chaîne polypeptidique Site E : Exit Région où l ARNt se détachera du complexe Tunnel de sortie du polypeptide 29

30 Traduction (Initiation) Reconnaissance d une séquence spécifique sur l ARNm et fixation à la petite sous-unité ribosomale Premier ARNt apporte l acide aminé initiateur AUG Assemblage complet du ribosome avec l aide de facteur d initiation 30

31 Traduction (Élongation) Reconnaissance Formation de la liaison Translocation (déplacement du site A vers P) Détachement de l ARNt 31

32 Traduction (Terminaison) 32

33 Vidéo récapitulatif Traduction 33

34 Polyribosome / Polysome Transcription et traduction simultanées chez les bactéries, mais pas chez les eucaryotes Pourquoi? Permet de créer rapidement les protéines dont les bactéries ont besoin 34

35 Polyribosome / Polysome 35

36 Modifications post-traductionnelles Ajout de lipides, glucides, phosphate 36

37 Vision globale de la transcription et traduction 37

38 Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction Parmi les affirmations suivantes concernant le codon, laquelle est fausse? a) Il est formé de trois nucléotides. b) Il peut coder pour le même acide aminé qu un autre codon. c) Il ne code jamais pour plus d un acide aminé. d) Il s allonge à partir de l une des extrémités de la molécule d ARNt. e) C est l unité fondamentale du code génétique. 38

39 Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction L anticodon d une molécule d ARNt : a) et le codon correspondant sur l ARNm sont complémentaires. b) et le triplet correspondant sur l ARNr sont complémentaires. c) est la partie de l ARNt qui se lie à un acide aminé spécifique. d) peut être modifié, selon l acide aminé qui se lie à l ARNt. e) reconnait spécifiquement le codon complémentaire sur l ADN. 39

40 Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction 5. Quelle est la composante qui n intervient pas directement dans le mécanisme appelé traduction? a) L ARNm. b) L ADN. c) L ARNt. d) Les ribosomes. e) La GTP. 40

41 Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Transcription et Traduction ADN (3' - 5') A A A A ADN (5' - 3') T C T C T C G ARNm (5' - 3') G G G A Protéine Il est maintenant temps de vous pratiquer! ADN (3' - 5') T A C A A C G A A C G A A C G A C T ADN (5' - 3') A T G T T G C T T G C T T G C T G A ARNm (5' - 3') A U G U U G C U U G C U U G C U G A Protéine MET LEU LEU ALA CYS

42 Partie 3 Mutations 42

43 Mutations 43

44 Mutations 44

45 Mutations 45

46 Mutations 46

47 Anémie falciforme / Drépanocytose Substitution d une paire de nucléotides de l ADN 47

48 Apparence des globules rouges Globules rouges normaux et en forme de faucille 50 millions de personnes atteintes dans le monde Présente surtout chez la population africaine Protection contre la malaria «Sélection naturelle» contre l agent infectieux : Plasmodium :Sicklecells.jpg 48

49 Mutagènes Agents chimiques ou physiques qui interagissent avec l ADN et provoquents des changements (mutations) Rayons hautement energétiques : Rayons X, UV. Molécules réactives imitant les bases azotées de notre ADN. Ex : Traitement contre les virus 49

50 Fin de la matière pour le cours : Du gène à la protéine Mon site web est mis à jour avec le nouveau contenu. Si vous avez des questions, n hésitez pas à passer au bureau ou m envoyer un courriel. l abbee.jose-bruno@courrier.uqam.ca 50