Expression des gènes Comparatif entre procaryotes et eucaryotes

Transcription

1 Comparaison procaryotes/ 2TSbc Expression des gènes Comparatif entre procaryotes et eucaryotes La majeure partie des connaissances de biologie moléculaire a d'abord débuté par l'étude des phénomènes chez les cellules procaryotes. Les mécanismes présentent des différences nettes entre les deux types cellulaires, cependant de nombreux points communs existent au niveau des grands mécanismes de la réplication, de la transcription et de la traduction. 1- la réplication et la structure des gènes Mécanisme semi-conservatif et bidirectionnel ADN circulaire Sites Ori :début de la réplication 3 enzymes distinctes DNA polymérases : DNA pol I : DNA pol II : DNA pol III : Mécanisme semi-conservatif et bidirectionnel ADN linéaire Sites d'origines de réplication : régions ARS (Autonomously replicating sequences) identifiés chez la levure 5 enzymes : Nomenclature différentes DNA polymérase α : retrouvée dans le noyau, constituée de 4 sous-unités ( une activité primase, une autre à activité polymérase) : synthèse du brin retardé? DNA polymérase δ : Semble associée avec α dans le noyau. Présente 2 sous-unités possède en plus de l'activité polymérase une activité 3' 5' exonucléase : Synthèse (et correction continu) du brin directeur? DNA polymérase γ : retrouvée d'abord dans les mitochondries (rôle spécifique de polymérisation ADN mitochondrial? ) DNA polymérase β : appelée aussi PCNA (proliferating cell nuclear antigen), fonction voisine de la sous unité β de la DNApol III de Escherichia coli DNA polymérase ε : remplace δ pour des réactions de réparations? page1

2 Comparaison procaryotes/ 2TSbc Organisation des gènes : Gènes continus Gènes discontinus Promoteur Opérateur Gène continu 2- La transcription des gènes : 2-1- Les séquences promoteurs: La plupart des gènes eucaryotes possèdent des séquences nucléotidiques qui ne codent pas pour des séquences polypeptidiques. Ce sont des "séquences intervenantes non traduites" appelées aussi. Les gènes sont donc morcelés Boite "Pribnows" : 5'-TataaT 3' région -10 Séquence région -35 Schéma de l'unité de transcription : boite "Hogness" : TATA box 5'-TATA 3' région -25 à -30 CCAAT box région -70 GC box : région -80 à -160 Schéma de l'unité de transcription : 2-2- Les séquences régulatrices : Ces séquences se situent toujours loin des gènes dans la séquence nucléotidique. Ils peuvent être en amont ou en aval du gène ou des gènes impliqués. Séquences "Enhancers" = séquences stimulatrices Séquences "Silencers" = séquences inhibitrices page2

3 Comparaison procaryotes/ 2TSbc 2-3- Les ARN polymérases DNA dépendantes : 1 enzyme chez E.coli 3 classes d'enzymes α2ββ'σ Activité polymérase portée par la sous unité. du Core de l'enzyme. Activité de reconnaissance portée par la sous-unité.. RNA polymérase I :transcrit les gènes de classe I (ARN ribosomiques) RNA polymérase II :transcrit les gènes de classe II (ARN messagers) RNA polymérase III :transcrit les gènes de classe IIII (ARN de transfert) 2-4- Les étapes de la transcription : Initiation : Rôle des séquences promoteurs et de l'enzyme Initiation : Rôles des promoteurs mais aussi de facteurs protéiques (protéines de chocs thermiques) Rq :cas des gènes de classe III :présence de promoteur à l'intérieur du gène Élongation : Terminaison : - terminaison ρ dépendante - terminaison ρ indépendante Élongation : idem Terminaison : Mal connu 2-5- Les étapes post-transcriptionnelles : La transcription est couplée à la traduction (absence de.. la synthèse protéique débute avant la fin de la transcription. Existence de transcrits primaires =. page3

4 Comparaison procaryotes/ 2TSbc Maturation des transcrits primaires 1 étape : Addition d'une Coiffe en 5 ' (perte de l'extrémité libre 5'OH du ribose) Rôle? 2 étape : Addition d'une queue poly A en 3' Action d'une endonucléase (séquence signal) séquence signal 3' séquence signal 3'OH Action d'une polyadénylate polymérase AAAAAA 3'OH Mécanisme d'épissage Les transcrits primaires d'arn contiennent encore les séquences correspondantes aux introns. L'épissage est le mécanisme qui consiste à Deux mécanismes possible de maturation des ARNs : Sites multiples de clivage Épissage alternatif ADN A1 A2 (sites poly A) ADN Transcrit primaire page4

5 Comparaison procaryotes/ 2TSbc Transcrit primaire 5' polyadénylase 5' - - -AAAA épissage -AAAA ARNm matures AAAA -AAA -AAAAA Remarque: Existence de sites signals: pour les gènes de classe II 5' Étapes de la maturation page5

6 Comparaison procaryotes/ 2TSbc 3- La traduction 3-1- Au cours des étapes de la traduction : Ribosomes : Ribosomes : Initiation : - 1 acide aminé :rôle de formyl methionine Initiation : - 1 acide aminé :rôle de Methionine normale - reconnaissance du chapeau 5' par la sous unité 40S du ribosome Transcription/traduction : Transcription/traduction : 3-2- Modifications post-traductionnelles : Élimination du résidu N-terminal : Résidu formylmet :action d'une formylase et d'une aminopeptidase Modification des chaînes latérales des résidus d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique : Élimination du résidu N-terminal : Résidu Met :; action d'une aminopeptidase Modification des chaînes latérales des résidus d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique : page6

7 Comparaison procaryotes/ 2TSbc polypeptidique : polypeptidique : Glycosylation: Hydroxylation : Phosphorylation : Protéines membranaires ou d'exportation : Synthèse assurée par des ribosomes liés à la membrane cytoplasmique Protéines membranaires ou d'exportation : Synthèse assurée par des ribosomes liés à la membrane du réticulum endoplasmique Existence de peptides signals Existence de peptides signals Chez les eucaryotes, le passage de la membrane du RE est facilité par une protéine : SRP (Signal Recognition Particle) Æ ARN 7s + 6 protéines différentes. La protéine SRP reconnaît un récepteur sur membrane RE = protéine d'amarrage. le ribosome porteur de la charge protéique naissante est amené au niveau du système de translocalisation (comportant 2 protéines membranaires = ribophorines I et II). traversée de la protéine en cours de synthèse à travers la membrane du RE. page7

8 Comparaison procaryotes/ 2TSbc Ribosomes Cytosol Réticulum Endoplasmique Golgi page8