MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L EXPRESSION DES GÉNES : LA TRADUCTION OU BIOSYNTHÈSE DES PROTÉINES

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1 MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L EXPRESSION DES GÉNES : LA TRADUCTION OU BIOSYNTHÈSE DES PROTÉINES

2 Le sens de lecture L ARN polymérase lit le brin matrice dans la direction 3 vers 5 de façon à synthétiser le brin d ARN dans la direction 5 vers 3. Le brin d ARN synthétisé a la même séquence que le brin codant d ADN et est lu par l observateur humain dans le sens 5 vers 3 de gauche à droite.

3 Promoteur d eucaryotes 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. Ces séquences sont asymétriques et par conséquent le complexe polymérase-facteurs de transcriptions ne peut les reconnaître que dans un sens. Molecular Biology of the Cell, Alberts 2011

4 Introduction - définition gène 5 A B C 3 transcription Traduction AA1-AA2-AA3 AAn ARNm Protéines fonctionnelles Protéine de structure (collagène) Enzymes (métabolisme) Protéine signal (hormone) Traduction = processus de biosynthèse des protéines 1 : transfert de l information, bases vers AAs 2 : attachement des acides aminés Problème : ARN messager = code à 4 lettres (AUCG) Protéines = code à 20 lettres (20 acides aminés différents) Code génétique Le Code Génétique 4 bases 20 AA différents? 1ère possibilité : code à 1 lettre 4 1 = 4 2ème possibilité : code à 2 lettres 4 2 = 16 3ème possibilité : code à 3 lettres 4 3 = 64

5 Triplet = codon AUC CGA GUC 5 3 mrna AA1 - AA2 - AA3 protéine Caractéristiques du code génétique 1) Code universel: utilisé par tous les organismes vivants 2) Code non chevauchant AA1 - AA2 - AA3 - AA4 A B C D E F G H I J K L AA1 AA2 AA3 3) Ponctué: codon initiateur (start) (Methionine), 3 codons stop 4) Code dégénéré ou redondant: 64 codons et 20 AA Un à 6 codons pour un même AA Déchiffrage du code génétique (Khorana et Nirenberg: prix Nobel 1968) Stratégies de déchiffrage : UUUUUUUUU... + Système acellulaire Phe-Phe-Phe-.. UUU = Phe. AAAAAAAAA... + Système acellulaire Lys-Lys-Lys-.. AAA= Lys

6 1er nucléotide (en 5 ) U C A G 2ème nucléotide U C A G Phe Ser Tyr Cys Phe Ser Tyr Cys Leu Ser Stop Stop Leu Ser Stop Trp Leu Pro His Arg Leu Pro His Arg Leu Pro Gln Arg Leu Pro Gln Arg Ile Thr Asn Ser Ile Thr Asn Ser Ile Thr Lys Arg Met Thr Lys Arg Val Ala Asp Gly Val Ala Asp Gly Val Ala Glu Gly Val Ala Glu Gly 3ème nucléotide U C A G U C A G U C A G U C A G (en 3 ) Une grande partie des codons alternatifs pour un AA ne diffèrent que par le troisième nucléotide.

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8 Mécanismes biochimiques de la traduction Lieu de la biosynthèse des protéines : ribosomes N Ribosomes libres - protéines du cytoplasme - protéines du cytosquelette Ribosomes liés au RE - protéines de sécrétion (hormones, matrice extracellulaire) AA ARNt (adaptateur) codon ARNm Éléments nécessaires Acides aminés H2O H 2 N-CH-COOH H 2 N-CH-COOH H 2 N-CH-CO- NH-CH-COOH R 1 R 2 R 1 R 2 AA1 AA2 peptide

9 ARN de transfert : ARNt Acide aminé (Phe) Extrémité 5 Extrémité 3 Boucle T Boucle D Feuille de trèfle anticodon Biologie Moléculaire de la Cellule, Alberts 2008 Acide aminé ACC 3 5 Phe ACC 3 5 X Y Z A A G 5 3 ARNm 5 U U C 3

10 Procaryotes: 61 codons (20 AA) mais seulement 31 ARNt différents (Flottement ou «Wobble»)

11 Établissement de la liaison ARNt avec un acide aminé

12 Les différentes étapes de la traduction Initiation, élongation et terminaison : N terminale C terminale + AA2 + AA3 NH2-AA1-COOH NH2-AA1-AA2-COOH NH2-AA1-AA2-AA3-COOH Débute par la formylmethionine (fmet) pour les procaryotes, Met pour les eucaryotes N terminale C terminale

13 Ribosomes La taille des sous-unités est différente entre procaryotes (50S et 30S) et eucaryotes (60S et 40S) Site E: éjection Site P: site peptidique qui contient le peptide en cours de synthèse Site A: site Acide Aminé, sert à la fixation des nouveaux AAs

14 Chez les eucaryotes, la coiffe en 5 de l ARNm sert de point de repère.

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16 Phase d élongation eif: facteurs d initiation eucaryotes

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18 Terminaison Codon stop : UAA, UAG, UGA Libération de la chaîne Dissociation ribosome

19 Comparaison procaryotes et eucaryotes noyau ADN cytoplasme 5 3 transcrit primaire ARNm ARNm mature ribosome 5 Procaryote Protéine naissante 5 3 Eucaryote Inhibition de la biosynthèse protéique par les antibiotiques Streptomycine : fmet-arnt Tétracyclines : liaison à la sous-unité 30S Érythromycine : liaison à la sous-unité 50S

20 Eucaryotes et procaryotes utilisent des polyribosomes = enfilement de multiples ribosomes sur un même ARNm pour gagner du temps.

21 Adressage des protéines et modifications post-traductionnelles cytosol (ribosomes libres) protéine Membrane plasmique sécrétion Ribosomes liés (RE) : séquence signal (extrémité N-terminale) = 20 AA (hydrophobes) Réticulum endoplasmique Séquence signal NH 2 5 SRP = particule de reconnaissance du signal 3 Dans le RE : modifications post-traductionnelles - repliement de la protéine (rôle des protéines chaperonnes) - glycosylation, hydroxylation...

22 Dans une analyse du nombre de bases différentes d un échantillon d ADN, quel résultat serait en accord avec les règles d appariement des bases? A = G A + G = C + T A + T = G + T A = C G = T

23 Cytosine représente 38% des nucléotides dans un échantillon d ADN d un organisme. Quel pourcentage des nucléotides dans cet échantillon sera thymine? Ne peut pas être déterminé

24 6. Cet ARNt reconnait la phénylalanine. Quel est le codon sur l ARNm qui code pour cet AA? UGG GUG GUA UUC CAU L anticodon de l ARNt est complémentaire ET antiparallèle à l ARNm

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