Variabilité et régulation de l expression génique

Transcription

1 BIOLOGIE CELLULAIRE - Stage de Pré-Rentrée UE / Variabilité et régulation de l expression génique

2 Objectifs Comprendre la séquence des différentes étapes menant du gène à la protéine Comprendre que toutes ces étapes peuvent être régulées et en retenir les principaux exemples

3 Introduction : La molécule d ADN Enchaînement de nucléotides. Un nucléotide + = - une base azotée - un sucre : désoxyribose + - un phosphate

4 Rappel : ADN Pré-ARN m Maturation TRANSCRIPTION Copie d un des 2 brins d ADN sous la forme d un brin d ARN complémentaire, par une enzyme appelée ARN polymérase ARN m TRADUCTION Traduction de l ARN m mature en une chaîne d acides aminés Protéine

5 A propos de la transcription : Schéma de N.Boulle, cours sur la Transcription 2010 Séquence de l ARN = séquence du brin codant (T U) - Synthèse des ARN ribonucléotides triphosphates (ATP UTP CTP GTP) - Synthèse de l ARN : toujours de son extrémité 5 vers son extrémité 3. - Seul 1 des 2 brins d ADN est transcrit

6 A propos de la traduction :

7 - Gène = Séquence d ADN contenant l information nécessaire pour la synthèse d un ARN codant ou non codant. - Génome = ensemble des gènes - Le génome régit les caractéristiques des cellules. Elles présentent pourtant une adaptabilité. Comment une cellule s adapte-t-elle à ses besoins et son environnement? VARIABILITE ET REGULATION DE L EXPRESSION GENIQUE I- Modification de l ADN II- Régulation transcriptionnelle III- Régulation post-transcriptionnelle IV- Régulation traductionnelle

8 I. MODIFICATION DE L ADN A. Accès à l ADN par les complexes de transcription (et par la DNAse) Différents niveaux de compaction : histones ADN très compacté = Accès difficile ADN décompacté = Accès facile Transcription freinée otic/genetic/adn/images/histones.gif Transcription favorisée

9 A propos des histones : Comment l ADN passe t il d un état de compaction à un autre? Par régulation de l activité des histones : - acétylation/désacétylation HAT HDAC Histones = protéines chargées «positif», une fois acétylées elles perdent de leur attraction pour l ADN chargé «négatif».

10 Bilan: Modification de l accès à l ADN Transcription favorisée Transcription freinée ADN facile d accès Décompacté Histones acétylés par HAT Régions sensibles à la DNAse Euchromatine ADN difficile d accès Compacté Histones désacétylées par HDAC Régions moins sensibles à la DNAse Hétérochromatine B. Méthylation des promoteurs Promoteur = courte séquence spécifique d ADN sur laquelle se fixe l ARN polymérase. Méthylation du promoteur Blocage de l accès de l ARN polymérase Blocage de la transcription

11 C. Réarrangement chromosomique Perte de matériel génétique (exemple : Lymphocytes B) II. REGULATION TRANSCRIPTIONNELLE A. Séquences CIS = séquence d ADN palindromique - Dans le promoteur proximal - Séquence RE activatrice ou inhibitrice B. Facteurs Trans = protéine interagissant avec une séquence cis C. Cofacteurs = interagissent avec les facteurs Trans D. Choix du promoteur

12 III. REGULATION POST-TRANSCRIPTIONNELLE A- Maturation de l ARNm Deux objectifs Contrôle de la qualité des ARNm - Coiffe à l extrémité 5 - Extrémité polya en 3 Diversité de production de protéines - Epissage : Excision des introns et jonction des exons du pré- ARNm = obtention d un ARNm mature et fonctionnel

13 A propos de l épissage : Schéma de N.Boulle, cours sur la Transcription 2010 Exons = conservés dans l ARNm mature, qu ils soient codants ou non Introns = excisés L épissage est réalisé par le spliceosome =complexe dynamique de protéines+ ARN

14 Epissage alternatif = différentiel Mécanisme par lequel certains exons, certains introns ou des portions de ceux-ci sont alternativement gardés ou enlevés au moment de l épissage. Exon cassette Exon mutuellement exclusifs Intron retenu Site accepteur interne Site donneur interne B- Régulation par atténuation C- Régulation de la stabilité des ARNm D- Modification de la structure primaire de l ARNm

15 III. REGULATION TRADUCTIONNELLE A- Protéines régulatrices Activation Répression Fixation en 3 Stabilisent l ARNm Fixation en 5 Inhibent la fixation des ribosomes B- Décalage du cadre de lecture