Chapitre 6 - Transcription et maturation de l'ARN chez les eucaryotes

Question 1

Quels sont les caractéristiques du génome des eucaryote pertinents dans la transcription?

Answer 1

• Beaucoup d’espace entre les gènes
• Les gènes sont monocistroniques.
  L’expression des gènes doit répondre au programme du développement: « un tel gène, dans une telle cellule et à un tel moment »
  RÉGULATION FINE DE LA TRANSCRIPTION.

Question 2

Par quoi se fait la transcription chez les eucaryotes?

Answer 2

La transcription se fait par 3 ARN polymérases.
Les ARN pol I et III : peu de variétés dans les ARN, mais nombre de transcrits très abondants (>100000 copies par cellule)
* ARNpol I : les ARNr 28S, 18S et 5,8S. Les ARNr se ressemblent tous beaucoup
* ARN pol III : ARNt, ARNr 5S et ARN 7S (SRP)
L’ARN pol II : >20000 transcrits ARNm différents par cellule. Seules ARN Pol. qui code des protéines. Beaucoup d’ARN différents. Il y a beaucoup de différence entre brins transcrits
l’ARN Pol I et III transcrivent toujours les mêmes ARN
L’abondance relative de ces transcrits varie de quelques copies à >10000. Nécessite reconnaissance de promoteurs + efficacité de transcription variable d’un promoteur à l’autre.

Question 3

Décrivez l’ARN polymérase II. Quelles sont les différences avec l’ARN polymérase des procaryotes?

Answer 3

Forme générale en “pince de crabe” avec le site catalytique vers le centre.
*** Similaire à l’ARN pol des procaryotes.
Par contre, l’ARN pol II eucaryote possède plus de sous-unités en périphérie, ce qui lui permet d’interagir avec différents facteurs de transcription.
* 12 sous-unités (protomères) : RPB1-2-3…12.
La sous-unité RPB1 a une extension C-terminale (CTD) qui accomplit plusieurs fonctions nouvelles comparativement à l’ARN pol procaryote. La queue CTD possèdent des acides aminés pouvant être phosphorylés
Site catalytique similaire aux procaryotes, besoin de Mg2+

Question 4

Quel est la composition et les fonctions du domaine carboxylique-terminal (CTD) de l’ARN Pol?

Answer 4

Structure spécialisée retrouvée sur le grand protomère (RPB I) de l’ARN pol II.
Répétitions en tandem de l’heptapeptide Tyr-Ser-Pro-Thr- Ser-Pro-Ser
Répétitions des mêmes 7 acides aminés entre 20 et 50 fois selon les espèces
L’état de phosphorylation de la queue change durant la transcription (surtout Ser) qui devient de plus en plus phosphorylé.
2 fonctions:
1-Le CTD-P (Phosphorylé) est responsable du passage de l’étape d’initiation à celle d’élongation en recrutant les facteurs d’élongation.
2-Impliqué dans le recrutement des facteurs de maturation des pré- ARNm. Il pourrait donc être impliqué dans le couplage de la transcription à la maturation.
Patron de phosphorylation des ser précis au niveau de la queue CTD

Question 5

Que sont les promoteurs basaux des gènes transcrits par l’ARN Pol II ?

Answer 5

Les promoteurs basaux activent la transcription in vitro
ll existe 4 séq. conservées dans les promoteurs utilisés par l’ARN pol II:
* BRE (TFIIB recognition element),
* TATA. Le plus connu
* Inr (initiator). Le plus fréquent
* DPE (downstream promoter element). Se trouve derrière le site de transcription
Facteurs de transcription généraux (principaux :TFIIB, TBP/TFIID) : reconnaissent ces séquences et jouent collectivement le même rôle que la sous-unité σ de E. coli.
La formation du complexe de pré-initiation survient à la boîte TATA lorsqu’elle est présente. L’élément Inr est le plus fréquent chez tous les promoteurs.
Typiquement, un promoteur est constitué de 2 ou 3 de ces éléments, rarement les 4.
Les séquences consensus permettent un contact maximal

Question 6

Qu’est-ce que la boîte TATA?

Answer 6

Les gènes activement transcrits contiennent généralement un motif conservé positionné à ≈ -25/-35 pb (TATA)
Il détermine le site d’initiation de la transcription.
Une seule mutation à l’intérieur de la boîte TATA diminue drastiquement la transcription, mais la séquence entre la boîte TATA et le site d’initiation peut varier sans conséquence.
Boîte moyenne de nucléotides, T à la 3e position à 100%
Mutation = affaiblissement des facteurs

Question 7

Que sont les facteurs de transcription généraux (GTF) ?

Answer 7

Permettent l’association de l’ARN polymérase au promoteur et l’initiation de la transcription ouverture de l’ADN + libération du promoteur.
Généralement des complexes protéiques multimériques : composés de plusieurs sous-unités.
Désignés TFIIA, TFIIB, TFIIC… (Transcription Factor + numéro de la polymérase + une lettre spécifique à chaque facteur).
TFIID, le plus grand et le premier à interagir avec le promoteur. (sous unité : TBP)
TBP (plus importante sous-unité) (TATA binding protein) + 13 TAF (TBP associated factor).
Les TAF reconnaissent d’autres éléments du promoteur basal, mais TBP-TATA est plus forte.
Ils régulent aussi l’association TBP-TATA en cachant le site sur le TBP.
Protéine venant se lier sur les séquences comme sigma chez les procaryotes

Question 8

Comment se déroule l’assemblage du complexe d’initiation de la transcription ?

Answer 8

1) Le premier facteur de transcription à lier le promoteur est TFIID.
In vitro, TBP (sous-unité de TFIID) suffit pour initier la transcription.
Le domaine C-terminal de TBP se replie comme une selle autour de l’ADN dans la région de la boîte TATA. Il établit un contact direct avec le sillon mineur de cette région et induit un repliement local de l’ADN. Ce repliement permet le recrutement des autres facteurs
Sillon mineur : Plus rapide (accélère le processus). Repliement seulement lorsque TBP se lie spécifiquement à la boîte TATA
L’association TBP-TATA est une
plateforme d’échafaudage
nécessaire pour recruter les autres GTF.
2) TFIIB lie l’ADN et la TBP.
Le domaine C-terminal de TFIIB établit un contact à la fois avec TBP, l’élément BRE et l’ADN situé après TATA.
Son domaine N-terminal s’étend vers le site d’initiation et fait contact avec Pol II lorsqu’elle arrive.
3) Un complexe formé de TFIIF et de la Polymérase II peut ensuite se lier au promoteur, positionnant la polymérase au site d’initiation.
Cette liaison stabilise l’agrégat ADN-TBP- TFIIB.
TBP plie l’ADN, TF2B avec queue CTD relie tous les éléments du promoteur et se lie à TBP, liaison à TF2F. TF2F déjà lié à Pol se lie ensuite
Deux autres facteurs de transcription généraux doivent se lier avant que les 2 brins d’ADN ne soient séparés pour permettre la transcription.
4) Les facteurs TFIIE et TFIIH complètent le complexe d’initiation.
TF2E recrute TF2H
TFIIH est un très gros facteur avec 3 activités enzymatiques importantes :
 hydrolyse de l’ATP (ATPase), pour ouvrir l’ADN
 hélicase,
 phosphorylation de CTD (kinase).
Sans TF2H, pas de transcription. Elle est hyper importante

Question 9

Comment passe-t-on du complexe fermé en complexe ouvert (isomérisation)? que se passe-t-il lorsque la polymérase s’éloigne du site d’initiation?

Answer 9

Une des sous-unités de TFIIH possède une activité hélicase qui lui permet de dérouler l’ADN en utilisant l’énergie obtenue par hydrolyse de l’ATP.
Le tout forme alors l’équivalent d’un complexe ouvert chez les bactéries et l’ADN du brin matrice au site d’initiation se lie au site actif de la polymérase. Si les nucléotides sont présents, la polymérase commence à synthétiser l’ARN.
Lorsque la polymérase s’éloigne du site d’initiation:
1) Une autre sous-unité de TFIIH phosphoryle le CTD de la polymérase
2) TBP (et donc TF2D aussi) demeure liée à la boîte TATA, mais les autres facteurs se dissocient. Cela permet de recruter d’autre Pol.
3) L’ARN polymérase échappe au promoteur.
Le changement de conformation fait par la phosphorylation du CTD libère la Pol.

Question 10

Quelles sont les différences entre l’isomérisation chez les eucaryotes et chez les procaryotes?

Answer 10

Procaryote : Liaison fermé à ouvert spontanément, petits ARN court avant de vraiment commencer, besoin du déplacement de la région 3.2 de sigma 70
Eucaryote : Besoin d’ATP, besoin d’un certain niveau de phosphorylation de CTD de Pol pour s’échapper
Les deux : Complexe ouvert, bulle de transcription, commence s’il y a des rNTPS

Question 11

En résumé, comment se fait l’initiation de la transcription eucaryote?

Answer 11

La transcription est initiée in vitro par la liaison des facteurs de transcription généraux dans l’ordre :
1) TBP de TFIID: lie TATA + site pour TFIIB. Plie l’ADN
2) TFIIB: donne de l’ancrage aux autres facteurs
3) Un complexe Pol II/TFIIF embarque
4) TFIIE: permet de recruter TFIIH
5) TFIIH (activité hélicase): séparation de l’ADN double brin et phosphorylation de la polymérase (aa spécifique!).
TBP demeure liée à la boîte TATA, mais les autres facteurs se dissocient et la transcription commence.
L’ADN extrait est pur, dépourvu de nucléosome

Ces étapes ne se font qu’en “In vitro”

Question 12

In vivo, comment l’ARN Pol. peut avoir accès à l’ADN?

Answer 12

Le complexe médiateur
Les complexes remodelants sont requis pour permettre l’accès de l’ARN polymérase et des facteurs de transcription généraux au génome.
Le complexe médiateur est un énorme complexe protéique qui contient des modificateurs de nucléosomes et des remodeleurs de la chromatine.
Il s’associe avec l’ARN polymérase II et différents facteurs de transcription spécifiques (activateurs et inhibiteurs) et généraux.
Chaque sous-unité du complexe médiateur assure l’interaction avec un sous-groupe de facteurs de transcription.
En gros :
Les nucléosomes empêche l’initiation et l’avancement
Faut que TBP ait accès à TATA, il faut qu’il y ait de la place pour les autres facteurs et pour avancement de pol 2
Complexes médiateurs permette entre autre de remodeler la chromatine et recrute modificateurs de nucléosomes
Ils peuvent s’associer et courber l’ADN pour initiation
Leur but général est de permettre l’initiation à un endroit précis

Question 13

Comment débute et est possible l’élongation de la transcription eucaryote?

Answer 13

La phosphorylation de CTD permet le recrutement des facteurs d’élongation.
 Ces facteurs stimulent la polymérase et permettent une synthèse plus rapide de l’ARN.
 Certains d’entre eux aident à la correction.
D’autres facteurs recrutés par CTD-P agiront pendant la maturation de l’ARN.
Une phosphorylation des a.a. particuliers est nécessaire pour le recrutement de chaque facteur différent.
Au fur que la Pol avance, le niveau de phosphorylation change.

Question 14

À quoi sert le complexe FACT?

Answer 14

Au cours de l’élongation, les nucléosomes sont modifiés par FACT (facilitates chromatin transcription) pour permettre le passage de l’ARN polymérase à travers l’ADN condensé.
Le complexe FACT est capable de retirer un dimère H2A-H2B du cœur du nucléosome qui se trouve devant l’ARN polymérase. Ceci donne suffisamment d’espace à l’enzyme pour transcrire l’ADN enroulé.
Relation dynamique entre les histones et l’ADN !
Derrière l’ARN polymérase, le complexe FACT replace le dimère H2A-H2B dans les nucléosomes ayant déjà été transcrits.

Question 15

Comment se termine la transcription eucaryote?

Answer 15

La polymérisation de l’ARN par l’ARN Pol II se poursuit jusqu’à ce que la séquence dictant le clivage et la polyadénylation (poly-A signal) du pré-ARNm soit dépassée.
Le complexe protéique responsable du clivage et de la polyadénylation s’attache en avance au CTD phosphorylé. Lorsque le signal poly-A est transcrit, le complexe se déplace sur le signal. Il coupe l’ARNm et ajoute 200 adénines sur son bout 3’ (poly-A polymérase).
La polymérase continue de transcrire, même si son ARN a été coupé. L’arrêt de la transcription survient n’importe où sur une région de 0,5 à 2 kb en aval (derrière) du site de poly-A.
Le second ARN ainsi produit n’a pas de coiffe, ni de queue poly-A. → dégradation rapide par les exonucléases.
Lorsque le signal poly-A est transcrit, l’ARN naissant est clivé pour libérer l’ARNm.
La protéine Rtt103 lie le CTD via les phosphorylations et recrute l’exonucléase Rat1
Une fois l’ARN prémessager clivé, Rat1 peut se lier au bout restant du transcrit toujours attaché à la polymérase. L’activité exonucléique de Rat1 dégrade alors l’ARN très rapidement. Lorsque Rat1 rattrape la polymérase, la transcription se termine.
C’est ce qu’on appelle le « modèle torpille » de la terminaison.

Question 16

En résumé, expliquez la transcription chez les eucaryotes

Answer 16

Initiation
* Reconnaissance du promoteur par les facteurs de transcription généraux (TF2D à H).
* Recrutement de l’ARN polymerase.
Élongation
* Le patron de phosphorylation du domaine carboxy-terminal de la polymérase (CTD) assure le passage de l’initiation vers l’élongation
* Polymérisation de l’ARN jusqu’au signal de clivage et de polyadénylation.
Terminaison
* Dissociation de l’ARN polymérase selon le modèle torpille. Dégradation par Rat1
* Maturation de l’ARNm.

Question 17

Qu’est-ce que la maturation de l’ARNm est quelles sont ses 3 étapes ?

Answer 17

La maturation consiste à la protection de l’ARNm contre les endommagé et exonucléases ainsi que le clivage des introns et exons
3 processus ont lieu dans le noyau, au fur et à mesure que le transcrit primaire est produit par l’ARN pol II:
1- AJOUT DE LA COIFFE EN 5’ du transcrit,
2- CLIVAGE ET POLYADÉNYLATION DE L’EXTRÉMITÉ 3’,
3- ÉLIMINATION DES INTRONS ET ÉPISSAGE DES EXONS.
L’épissage peut débuter dès que le premier intron a complètement émergé de la polymérase, et se poursuit souvent après la fin de la transcription.
La maturation débute pendant la transcription

Question 18

Où les facteurs de maturation de l’ARNm s’associent-ils ? Que stimule-t-ils ?

Answer 18

Les facteurs de maturation de l’ARNm s’associent au CTD de l’ARN polymérase II.
La queue CTD est très longue proportionnellement à la polymérase. Les enzymes responsables de l’assemblage de la coiffe, de la reconnaissance du site de polyadénylation, et de l’épissage des exons sont associées au CTD durant la transcription.
L’association de ces facteurs au domaine CTD stimule le taux de transcription par l’ARN polymérase II.

Question 19

Comment se fait l’addition de la coiffe en 5’ ?

Answer 19

Addition d’une coiffe 7- méthylguanosine triphosphate à l’extrémité 5’ (lien 5’-5’ avec un pont triphosphate).
La 7- méthylguanosine triphosphate possède un groupe méthyl (CH3) sur l’azote #7 de la guanine.
* Ajoutée au transcrit initial lorsqu’il atteint 25-30 nt.
* Réaction catalysée par une enzyme de la coiffe qui s’associe au domaine CTD phosphorylé de l’ARN pol II.
La coiffe n’est pas attachée à l’ARNm par le OH du carbone 3’ !! Liaison par les phosphates des 2 nucléotides ensemble.
Le caractère “à l’envers’ de la guanine rend la dégradation plus difficile
L’exonucléase ne peut plus cliver le phosphate en 5’ puisque celui-ci “n’existe plus”

Question 20

Quelles sont les fonctions de la coiffe en 5’ ?

Answer 20

Fonctions :
1- La coiffe en 5’ distingue les ARNm des autres espèces d’ARN présents dans le noyau et les protège contre la dégradation par les exonucléases (enzymes hydrolytiques).
2- Elle s’unit à un complexe protéique particulier, le CBC (cap binding complex), qui facilite la maturation correcte de l’ARNm et son transport à travers le pore nucléaire.
3- La coiffe joue également un rôle important dans la reconnaissance et la traduction de l’ARNm par les ribosomes dans le cytoplasme.
La coiffe est suelement sur les ARNm, sinon elle n’est pas fonctionnelle est est dégradée

Question 21

Quelles sont les étapes de la réaction de l’ajout de la coiffe en 5’ ?

Answer 21

1. Une phosphatase retire le phosphate γ du premier nucléotide du transcrit.
2. Une guanyltransférase ajoute un GMP en liaison inverse (5’-5’).
3. Une méthylase ajoute un groupement CH3 sur la guanosine et parfois sur les sucres des nucléotides adjacents.
   Tout cela se déroule durant la transcription de l’ARN

Question 22

Qu,est-ce que le signal poly-A ? Y,a t-il une autre séquence importante sur le transcrit primaire ?

Answer 22

Chez les eucaryotes, les ARNm ont une queue PolyA à l’extrémité 3’.
Presque tous les ARNm trouvés dans les cellules animales contiennent la séquence AAUAAA un peu en amont de la queue Poly (A). La polyadénylation d’un transcrit est grandement réduite si cette séquence est mutée.
Les transcrits primaires continuent au-delà du site où commence la séquence Poly (A). Il y a donc clivage de l’extrémité 3’ avant l’ajout d’adénines.
Un autre élément de séquence important est une région riche en GU ou U un peu en aval du site de clivage

Question 23

Qu’est-ce qui permet le recrutement d’enzymes de clivages?

Answer 23

Un patron de phosphorylation spécifique sur la queue CTD de la sous- unité RBP1 de l’ARN polymérase permet le recrutement des enzymes de clivage, polyadénylation, dégradation de l’ARN résiduel et l’arrêt de la polymérisation

Question 24

Quel est le mécanisme permettant la maturation par la queue polyA ?

Answer 24

CPSF lie le transcrit primaire sur la séquence AAUAAA.
CStF se lie avec la région riche en G/U ou en U. Il interagit avec CPSF, ce qui induit la formation d’une boucle dans le transcrit, qui est plus facile à couper
Le clivage se fait entre les séquences G/U et la séquence AAUAAA
Les protéines CFI et CFII se lient au complexe et le stabilisent.
RÉSULTAT: la structure est prête à recevoir l’enzyme PAP et à être clivée (bon positionnement de l’ARN).
L’enzyme PAP (PolyA polymérase) se joint au complexe. Elle stimule le clivage du transcrit un peu en aval de la première partie du signal de polyadénylation. La PAP est essentielle avant le clivage. Si coupé sans PAP, vulnérabilité de la séquence sans Poly-A
Le fait que la PAP soit nécessaire pour le clivage du transcrit assure qu’il sera rapidement polyadénylé après le clivage (et donc protégé).
La PAP synthétise également la queue Poly-A
Le clivage proprement dit est effectué par le CF I et II
Les facteurs de clivage (CStF, CFI et II) et l’extrémité 3’ clivée du transcrit sont relâchés. Le fragment résiduel d’ARN est rapidement dégradé (Rat1).
L’enzyme PAP ajoute alors une douzaine d’adénines à l’extrémité 3’ libre.
Ce fragment Poly (A) initial recrute la protéine PABPII.
La présence de PABPII (une par chaque tranche de 12 A) accélère la réaction de polyadénylation par PAP. La PAP n’est pas assez rapide seule
Lorsque la queue poly (A) atteint 200- 250 nucléotides, PABPII signale l’arrêt de la réaction. Dissociation après que la chaîne soit assez longue (assez de A pour permettre une dégradation qui ne touche pas les exons)
CPSF reste mais pas très important

Question 25

Qu’est-ce que l’épissage?

Answer 25

La majorité des gènes eucaryotes codant des protéines contiennent des séquences non-codantes (introns) qui doivent être éliminées pour produire un ARNm fonctionnel composé uniquement des exons.
Enlever les intros, qui ne seront pas présents sur l’ARNm

Question 26

Les introns sont-ils variables?

Answer 26

Les introns peuvent être déterminées en comparant la séquence génomique à celle des ARNm matures.
L’analyse d’un grand nombre de séquences génomiques absentes des ARNm (introns) a révélé la présence de motifs moyennement conservés de chaque côté des sites d’épissage.
Généralement, seuls les 30-40 nucléotides à chaque extrémité des introns sont nécessaires pour permettre l’épissage.
Les introns ne sont jamais traduits en protéines, donc pas de problème face à leur mutation
Cependant, certaines séquences d’intrants sont bien conservés (30 premiers et derniers nucléotides d’un intron). Ceux du milieu sont très variable, sauf le “A” du point de branchement qui est toujours présent et très important.
Un intron débute toujours par GU et fini toujours par AG
La taille d’un intron est extrêmement variable d’une espèce à l’autre, d’un gène à l’autre (peut aller de 200 à plus de 5000 nucléotides/introns)

Question 27

Comment est fait l’épissage?

Answer 27

Deux réactions de transestérification permettent l’épissage de l’ARNm
1ÈRE RÉACTION : 2’-OH de l’A du site de branchement attaque le groupement phosphoryle du G en 5’ de l’intron. –> Libération de l’extrémité 5’ de l’intron qui forme une liaison phosphodiester avec l’2’-OH du site de branchement.
2E RÉACTION : gr. 3’-OH de l’exon 1 devient nucléophile et attaque le gr. Phosphoryle au site d’épissage 3’ de l’intron. –> Lie les deux exons et libère l’intron.
2 liaisons rompues / 2 liaisons formées
G se lie au A du point de branchement. Fait un “lasso”
G-OH-3’ attaque le lien phosphodiester de la liaison entre l’intron et l’exonèrerai pour que ccelui-ci se détache et se dégrade rapidement (ni coiffe ni queue)

Question 28

Qu’est-ce que le spliceosome ?

Answer 28

Ces réactions de transestérifications ne sont pas spontanées et nécessitent l’implication d’une machinerie protéique complexe : le spliceosome (tout complexe ribonucléaire nécessaire à l’épissage).
 ≈ 150 protéines
 5 snARN riches en Uracile qui participent directement à l’épissage des pré-ARNm : U1, U2, U4, U5 et U6. S’associent avec des ARN
snARN : transmite mais jamais traduits. S’associent à des protéines du spliceosome pour donner des snurps
Chacun de ces snARN s’associe à 6-10 protéines nucléaires pour former des particules ribonucléoprotéiques (snRNP).
Rôles :
* Reconnaître les sites s’épissage
* Rapprocher les sites
* Réactions de clivage et de ligation

U1 : complexe entier comprenant la snARN U1

Question 29

Quelles sont les interactions possibles avec les snARN/snRNP ?

Answer 29

*ARN/ARN (snARN/snARN; snARN/ARNm) *ARN/protéine (SnRNP; prot. aux./ARNm) *Prot/Prot (snRNP/snRNP; prot. aux./snRNP)

Question 30

Comment se déroule l’épissage avec le spliceosome?

Answer 30

1.Le site d’épissage 5’ (intron) est reconnu par snARN U1. + la protéine aux. U2AF (pas un snrnp) lie la zone polypyrimidine près du site d’épissage 3’.
Permet BBP de lier le site d’embranchement (A)
BBP a besoin de U2AF car celle-ci a beaucoup plus de pyrimidines, essentielles pour trouver le point d’embranchement
2. La snRNP/U2 déplace la BBP et lie le site d’embranchement. Le A ressort du brin (de l’axe de l’ARN)
U2 a besoin de BBP pour se faire recruté
3. Les snRNP/U4 et U6 sont déjà assemblées et lient la snRNP/U5.
* Elles créent ensuite un complexe avec U1 et U2.
Rapprochent U1, U2, causant la boucle de l’intron
Le complexe d’épissage permet de plier en lasso l’intron et le “A” du site de branchement s’approche du “G” situé au début de l’intron.
4. Après la formation du complexe d’épissage, une reconfiguration extensive des appariements des bases libère les snRNP U1 et U4.
Le snARN U6 s’apparie avec les bases présentes au site d’épissage en 5’.
5. snRNP U6 libéré de U4 s’associe avec U2 et U5.
Le complexe devient ainsi catalytiquement actif et induit la première réaction de transestérification qui forme le lien 2’-5’ entre le sucre du «A» de la séquence de branchement et le phosphate du «G» en 5’ de l’intron.
A vient attaquer le premier G de l’intron. Réaction catalytique, qui les lient
6. snRNP U5 termine le rapprochement des extrémités des exons et induit la 2e réaction de transestérification.
Les snRNP se dissocient de l’intron qui est rapidement dégradé par une enzyme de “débranchement” et d’autres RNases qui forment un complexe appelé exosome (exonucléases)

Question 31

Comment l’épissage peut être facilité lorsque l’intron est très grand?

Answer 31

Les introns peuvent être très longs chez les organismes complexes. La reconnaissance des jonctions intron-exon nécessite donc plus de protéines.
Les protéines SR interagissent avec les exons sur des séquences amplificatrices d’épissage spécifiques (ESE). De plus, les SR peuvent faire des liaisons protéine-protéine. Leur présence sur les exons favorise la formation du spliceosome via un réseau complexe d’interactions protéiques sur tout l’exon.
Permet au spliceosome de ne pas se lier aux exons
La protéine U2AF est particulièrement importante lors de l’épissage de longs introns puisqu’elle assure le processus en liant l’ARN et aidant la liaison de U2 au point de branchement. Sans U2AF : beaucoup de difficulté pour trouver le point de branchement

Question 32

En bref, comment se déroule la maturation de l’ARNm ?

Answer 32

1-Ajout de la coiffe 5’ pour protéger l’extrémité contre les enzymes hydrolytiques.
2-Signal d’attache pour la petite sous-unité du ribosome
3-Reconnaissance du signal de polyadénylation.
4-Clivage et ajout de la queue poly-A
5-Polymérase continue de 500 à 2000 nucléotides jusqu’à collision avec Rat1 (torpille)
6-Reconnaissance des jonctions intron-exon par le complexe d’épissage.

Question 33

Qu’est-ce que l’épissage alternatif?

Answer 33

Les ribonucléoprotéines hétérogènes nucléaires (hnRNPs) régulent l’association du complexe d’épissage au pré-ARNm sans interagir directement avec ce dernier.
Ils s’associent généralement à l’ARN au niveau de sites ESS (élément répresseur exonique) et empêchent l’épissage en bloquant l’accès aux protéines SR ou complexe d’épissage directement. Mais ils peuvent aussi parfois promouvoir l’épissage…
Permet de réguler l’épissage selon le type cellulaire, le développement, certains signaux extracellulaires…. épissage alternatif (peut arriver, mais pas toujours)
Compétition entre les protéines SR et les hnRNPs.
hnRNPs lient un exons, ce qui inhibe la réaction dépistage des introns l’entourant (en 3’ et 5’) Résultat: Il y aura épissage des 2 introns ET de l’exonèrerai
Plus de hnRNPs que SR = épissage alternatif
Plus de SR que hnRNPs = épissage normal

Question 34

Qu’est-ceque l’épissage alternatif a lieu? Quel sont les conséquences?

Answer 34

Possibilité d’arranger les exons selon différents patrons d’assemblage.
Environ 60% de tous les transcrits pourraient être épissés de façons différentes
Épissage alternatif = Transcrits complexes
Le choix du transcrit à produire, l’alternative d’épissage, est régulé, souvent selon le type cellulaire, mais aussi en fonction du développement.
Énormément de transcrits dérivé du même gène mais qui ne donne pas la même protéines
Différents ARNm peuvent donc être produits dans différents tissus ou à différents stades du développement à partir du même gène.
L’épissage alternatif peut être régulé par des protéines liant l’ARN sur des séquences spécifiques près des sites d’épissage.
Des répresseurs peuvent ainsi bloquer l’introduction d’un exon et des activateurs promouvoir l’insertion de certains exons en interagissant avec les facteurs d’épissage.
Fait des protéines manquant des domaines ou en ayant de nouveaux, jouant sur le rôle et la fonction de la protéine. Exemple : protéine interagissant avec d’autres protéines que d’habitude. NE CHANGE PAS LA NATURE DE LA PROTÉINE (kinase reste kinase)

Question 35

Que sont les régions non-traduites de l’ARN qui ne sont pas des introns?

Answer 35

Un ARNm mature contient toujours des régions non-codantes
Les exons épissés ensemble pour former un ARNm ne seront pas tous traduits en protéine.
Un ARNm typique contient toujours des séquences non codantes à ses deux extrémités, appelées régions 5’UTR et 3’UTR (contient queue poly A, plus long que 5’UTR). Ces régions peuvent contenir des éléments régulateurs. Possèdent des séquence régulatrices pour la traduction et pour la stabilité
La région codante est délimitée par le codon initiateur (généralement AUG) et un codon stop.
Traduit par ribosome : seulement ORF (cadre de lecture ouvert)

Question 36

Qu’est-ce que l’édition des bases?

Answer 36

La comparaison des séquences de nombreux ARNm avec l’ADN génomique a montré que certains transcrits sont altérés à la suite de leur transcription complète (au niveau l’ARNm mature).
Ce phénomène d’édition est relativement fréquent dans les mitochondries des protozoaires et des plantes.
Chez les eucaryotes supérieurs, il est beaucoup plus rare et se limite à des changements mineurs (une seule base). Cette édition mineure a pourtant de grandes conséquences.
Deux mécanismes contrôlés :
 Désamination (A ou C) modifie la nature des nucléotides
 Insertion/délétion d’Uridine (Chez les mitochondries de Trypanosoma brucei)
Se fait très peu dans l’ARNm, mais beaucoup sure l’ARNr et l’ARNt
Ne peut pas se faire sur la coiffe, la queue et l’épissage

Question 37

Où se déroule la traduction des ARNm et comment y vont-ils ?

Answer 37

Afin d’être traduits, les ARNm matures doivent être exportés vers le cytoplasme.
Maturation et assemblage avec les facteurs d’export nucléaire
Les ARNr sont incorporés en sous-unités ribosomales dans le noyau au niveau de nucléole
Le transport est contrôlé via des facteurs d’export (lie directement à l’ARN avec signaux) et des récepteurs de signaux d’export (récepteur protéique navette) (l’ARN ne peut pas sortir seul du noyau)
Besoin d’un signal en acide aminé pour sortir
Besoin d’être en complexe pour l’exportation

Question 38

Que sont les karyophérines ?

Answer 38

Le trafic (bidirectionnel) des ARN et des protéines cargo entre le noyau et le cytoplasme se fait grâce à des karyophérines (récepteurs importune et expertise en font partis) qui reconnaissent et lient une séquence spécifique d’acides aminés sur ces protéines à transporter.
ARN doit être lié à des protéines pour être exporté vers le cytoplasme
NLS : Signal de localisation nucléaire : Importine, rentrer dans le noyau
NES : Signal d’export nucléaire : Exportine, sortir du noyau

Question 39

De quoi dépend le transport de l’ARNm?

Answer 39

Le transport des ARNm vers le cytoplasme
dépend donc du complément de protéines qui s’associent à l’ARNm durant la transcription et la maturation.
Ces protéines incluent celles qui reconnaissent les exons, les protéines s’associant à la coiffe en 5’ et des protéines s’associant à la queue poly A.
Exemple : Metazoa
Les ARNm peuvent ainsi être distingués de la masse d’ARN produit par la transcription, notamment des introns qui doivent être éliminés à l’intérieur du noyau.
D’autres protéines s’associent à l’ARNm lorsqu’il parvient au cytoplasme, pour assurer l’initiation de la traduction.
La coiffe et la queue peuvent lier beaucoup de protéines. Certaines permettent la traduction mais aussi l’export
Protéine avec signal se lie un peu partout (coiffe, queue, jonction entre exons)
Protéine reviennent ensuite dans le noyau après libération dans le cytoplasme

Question 40

De quoi dépend la concentration des ARNm?

Answer 40

Dépend du taux de transcription, mais aussi de sa stabilité (taux de dégradation).
ARNm stables = Traduction continue après l’arrêt de la transcription
ARNm non stables = Arrêt rapide de la production de protéines
Il existe des protéines eucaryotes qui ne doivent être exprimées que pour une très courte période. Par exemple, les facteurs du démarrage du cycle mitotique. L’expression limitée dans le temps de telles protéines est possible parce que leur ARNm a une espérance de vie très courte (30 min ou moins).
La stabilité d’un ARNm contrôle l’arrêt de synthèse d’une protéine (ARNm dégradé = arrêt de traduction).
ARNm a une demi-vie très croute si pas stabilisé

Question 41

Quels enzymes peuvent faire la dégradation de l’ARNm?

Answer 41

La dégradation de l’ARNm se fait à l’aide de 3 types d’enzymes :
* exonucléase à partir de 5’ (coiffe),
* exonucléase à partir de 3’ (queue poly-A)
* endonucléase (milieu).
D’autres enzymes spécifiques sont nécessaires selon l’extrémité par laquelle la dégradation commence.
On peut commencer la dégradation des 3 façon. Cependant, l’endonucléase doit attendre que la coiffe soit enlever par une protéine décoiffante avant de faire la dégradation. C’est plus difficile et dure car besoin de plusieurs nucléaires
La majorité du temps, la dégradation se fait à 3’ (queue poly-A)

Question 42

Comment se fait la dégradation par 3’?

Answer 42

La plupart des ARNm sont dégradés en commençant par la queue poly-A
Une enzyme spécifique, déadénylase, raccourcit la queue polyA et les exonucléases 3’ régulières
prennent la relève.
Ces dernières forment un complexe nommé exosome (complexe d’exonucléases qui permet la dégradation très rapide.
Déadénylase enlève les adénines (200-250 sur queue) très lentement. L’exonucléase 3’ (exosome) rattrape la déadénylase et dégrade plus rapidement

Question 43

Comment se fait la dégradation en 5’?

Answer 43

La dégradation par 5’ : avant de passer aux exonucléases 5’ régulières, il faut enlever le 7-méthylguanylate par une enzyme décoiffante DCP (decapping). Étape limitante, plus dur que 3’

Question 44

Comment se fait le clivage au milieu?

Answer 44

Le clivage au milieu : introduire une coupure au milieu de l’ARNm par une endonucléase et par la suite, avoir recours aux exonucléases 3’ et 5’.

Question 45

Comment se déroule la dégradation ultra rapide?

Answer 45

ARNm à dégradation ultrarapide
Les ARNm instables contiennent plusieurs copies de la séquence AUUUA dans leur extrémité 3’ non traduite.
Des protéines liant l’ARN reconnaissent spécifiquement cette séquence. Ces protéines interagissent avec la déadénylase et l’exosome induisant une déadénylation rapide du messager suivi de sa dégradation 3’→5’.
Recrutement rapide des enzymes de dégradation par séquence AUUUA sur certains ARNm. Tout les cas vus plus haut sont possible, dicté par la séquence de l’ARNm

Question 46

Comment la méthode de dégradation est-elle décidée?

Answer 46

Chaque ARNm est prédestiné à un type de dégradation spécifique
Le choix de la méthode dépend des protéines liées à l’ARNm. Ces protéines reconnaissent certaines séquences et peuvent protéger le bout 5’ et/ou 3’. La dégradation commence par l’endroit le moins protégé.
Peu importe la méthode utilisée, la durée de vie d’un ARNm est prédéfinie par sa séquence (certaines protéines protectrices ainsi que les protéines qui recrutent les enzymes de la dégradation sont séquence spécifique).
Ce n’est pas du hasard si on décide si on dégrade par 3’ ou 5’ ou endonucléase. C’est relatif à la séquence : Séquence X peut faire venir plus rapidement, ou plus lentement les protéines permettant le début de la dégradation