Chapitre 7 - Traduction

Question 1

Qu’est-ce qu’une protéine?

Answer 1

Protéines : polymères d’acides aminés. Des séquences de longueurs variables qui peuvent être composées de 20 (+2) acides aminés différents, retenus ensemble par des liaisons peptidiques (covalentes).
La séquence des acides aminés est déterminée par la séquence de l’ADN (codons).
Traduction donc plus complexe que transcription car pas de complémentarité de base : passe de rNTPs à acides aminés
Traduction faite grâce à ribosome, ARNt et ARNm, entre autre
Les protéines peuvent être de longueur très variable (quelques acides aminés à plusieurs centaines).
À cause de la grande variété chimique des 20 aa, la structure 3D des protéines peut varier pratiquement à l’infini.
Partie peut être hydrophobe, hydrophile, basique, etc. Qui peut altérer ses fonctions
Très grande chaîne d’acides aminés ou très petite selon l’ORF
Grande capacité de combinaison différente selon l’agencement et repliement

Question 2

De quoi sont composés les acides aminés?

Answer 2

Les acides aminés (aa) sont construits autour d’un carbone central désigné alpha (Cα). À ce Cα se lient : un atome d’hydrogène (H), un groupe carboxyl (COOH), un groupe amine (NH2), une chaîne latérale variable (R) qui les différencient entre elles.

Question 3

Quel est le mécanisme de traduction d’un rNTPs à un acide aminé?

Answer 3

Un « alphabet » de 4 nucléotides est traduit en un autre « alphabet » de 20 acides aminés (protéinogènes standards).
Mécanisme: trois nucléotides (triplet) codent un acide aminé
 64 codons possibles (43),
 20 a.a. standards + 3 codons stop.
Il existe 2 acides aminés protéinogènes non standards et des centaines d’acides aminés non-protéinogènes.
Plusieurs triplets codent le même acide aminé : la dégénérescence du code.
Intermédiaire nécessaire
Molécule capable de décoder les acides nucléiques ET lier spécifiquement les acides aminés. = l’ARN de transfert
Ribosome lit séquence en triplet (codon)
ARNt est l’intermédiaire qui décode le codon et qui permet d’associer un acide aminé particulier
Redondance vu que 20 acides aminés possibles dû à la dégénérescence du code

Question 4

Comment se fait la traduction selon le code génétique?

Answer 4

TRIPLETS : chaque acide aminé est codé par une suite de 3 nucléotides. Codons lus en groupe de 3
COLINÉARITÉ : ces triplets se suivent dans le même ordre que les acides aminés qu’ils codent. Pas de chevauchement dû à la machinerie de traduction
CADRE DE LECTURE : il existe donc trois possibilités de cadre de lecture pour chaque ARNm. Mais présence d’un ordre de lecture fixe imposé par le codon d’initiation. Pas de 4e cadre de lecture, car va en triplet
Ribosome doit avoir le bon cadre de lecture pour faire la bonne protéine
Selon le cadre de lecture, 3 possibilité de départ possible, mais un seul bon. Doit absolument débuté à ATG (venant de AUG de l’ARNm) qui est toujours une méthionine

Question 5

De quoi est composé le code génétique de la majorité des êtres vivants?

Answer 5

De 20 acides aminés, de 3 codons STOP et d’un seul codon de départ
Le code génétique est universel : de la bactérie à l’humain, les cellules traduisent les codons de la même manière.
Il est possible de se servir du code génétique pour produire une protéine d’un organisme A dans un organisme B (ex. production d’insuline dans des bactéries).
Il existe tout de même des exceptions
Même codon donne le même acide aminé

Question 6

Quels sont les 2 acides aminés indirectement codés par le code génétique?

Answer 6

Il existe 2 acides aminés qui sont indirectement codés par le code génétique. Leur incorporation se fait de manière co-traductionnelle via des codons- stops en présence de séquences d’insertion.
1- Sélenocystéine (Pas beaucoup de protéines l’ont (rare). Présent chez l’humain)
Codon Opale (UGA) : Élément SECIS (Selenocysteine insertion sequence)
Similaire à la cystéine (sélénium plutôt qu’atome de soufre).
Synthétisé via une sérine-ARNt^Sec
2- Pyrrolysine (Juste chez certains organismes, pas mammifères (très rare))
Codon Ambre (UAG) : Élément PYLIS (Pyrrolysine insertion sequence)
Dérivé de la lysine. Présent chez quelques bactéries et Archaea méthanogènes. Pas chez l’humain.
Dans l’ARNm, la formation de tige- boucle par les séquences (éléments) d’insertion est reconnue par la machinerie de traduction et détourne la terminaison pour incorporer ces aa.
Dans le 3’UTR, SECIS forme une boucle et interagit avec le ribosome, faisant en sorte que le codon ne soit plus perçu comme codon STOP, mais pour une sélenocystéine (très rare)
Codon STOP code ces protéines, dans certains cas particuliers, ajoute acides aminés spéciaux plutôt que arrêt
Pas la séquence qui est différente, mais la structure particulière du 3’UTR

Question 7

Qu’est ce que la liaison peptidique?

Answer 7

Liaison covalente entre les aa d’une protéine, entre le groupe carboxyle d’un aa et le groupe amine du aa suivant.
Une chaîne d’acides aminés possède une polarité : une extrémité NH2 et une extrémité COOH.
Par convention l’extrémité NH2 est placée à gauche lorsqu’on écrit la séquence des acides aminés.
Molécule polarisée
Ribosome lie 5’ à 3’, Methionine en NTerminale 5’

Question 8

COmment les acides aminés sont classés?

Answer 8

Beaucoup de diversités dans les chaînes latérales
Peuvent être :
* Non polaires (hydrophobes)
* Polaires (hydrophiles)
* Chargés + ou –
(hydrophiles).

Question 9

Quels sont 3 acides aminés particuliers ?

Answer 9

Les cystéines peuvent former des ponts disulfures (liaisons covalentes) entre elles, reliant des régions éloignées d’une même protéine, ou des protéines différentes. Ces ponts jouent un rôle important dans la formation de la structure tertiaire. Par oxydation
La glycine est le plus petit des aa et peut occuper des espaces très exigus.
La proline contient un cycle formé par son groupe amine relié à son groupe R. De ce fait, la proline est très rigide et permet de former un angle fixe à la chaîne polypeptidique.

Question 10

Comment les acides aminés influencent-ils la structure tertiaire d’une protéine ?

Answer 10

La composition en acides amines hydrophobes ou hydrophiles va influencer la localisation de la protéine dans la cellule et la structure tertiaire.
Les propriétés des chaînes latérales ont un rôle important dans l’activité de la protéine (ex. poche hydrophobe, zone d’interaction, localisation, acides aminés phosphorylables, etc.).
a.a. hydrophobes : localisation membranaire de la protéine
La majorité des protéines auront un cœur hydrophobe, mais une surface polaire
permet les interactions avec les molécules d’eau du cytoplasme.
Acide aminés polaire et hydrophiles seront plus en superficie de liquides, comme le cytoplasme
Acides aminés hydrophobes non-polaires seront plus dans les membrane

Question 11

Qu’est-ce que la structure primaire d’une protéines?

Answer 11

C’est la séquence des aa qui forment une protéine. On peut facilement prédire cette séquence si on connaît la séquence d’ADN qui code une protéine étant donné qu’elle dépend directement du code génétique.
On écrit toujours de l’extrémité NH2-terminal vers le COOH- terminal, ce qui correspond au 5’ → 3’ de l’ARNm.

Question 12

Qu’est-ce que la structure secondaire d’une protéines?

Answer 12

Agencement spontanée durant la synthèse, sans chaperonne
Conformation plus stable que linéaire
Comme les ARN monocaténaire qui se stabilise par repliement
-Hélices α
L’hélice alpha est un cylindre stabilisé par des liaisons hydrogènes
L’hélice alpha : des chaînes latérales à l’extérieur
-Feuillets β
Le feuillet bêta est une surface plane stabilisée par des liaisons hydrogènes
Le feuillet ß a des chaînes latérales au-dessus et au-dessous de la feuille
Les caractéristiques des chaînes latérales fait en sorte que chaque acide aminé est plus stable dans une ou l’autre des structures (en gras dans le tableau suivant). La protéine en cours de synthèse adopte spontanément une structure secondaire en fonction des aa présents.

Question 13

Qu’est-ce que la structure tertiaire d’une protéines?

Answer 13

Une protéine fonctionnelle est formée à partir d’un agencement d’hélices alpha , feuillets bêta ou une combinaison des deux.
Liens H, ponts S-S, contacts hydrophobes, rapprochement des charges.
Partie la plus importante
repliement particulier donnant la fonction à la protéine
Donne domaine
Chaque protéine a un rôle qui lui est propre qui est dicté par un domaine fonctionnel, pouvant se trouver sur d’autres protéines

Question 14

Qu’est-ce que la structure quaternaire d’une protéines?

Answer 14

Association de 2 ou
plusieurs chaînes polypeptidiques, avec des liaisons faibles
Liens H, ponts S-S, contacts hydrophobes, rapprochement des charges.
Permettent d’avoir une fonction plus performante (active globulaire vs microfilament), pas tous mais beaucoup

Question 15

Expliquez le caractère modulaire des protéines

Answer 15

Les protéines sont souvent constituées de plusieurs domaines structuraux.
Lorsqu’isolés, ces domaines adoptent par eux-mêmes la même structure qu’à l’intérieur de la protéine complète.
La plupart des motifs structuraux peuvent être reconnus par alignement des séquences d’aa. Évolutivement, les aa les plus importants pour le maintien d’une structure particulière auront tendance à être conservés (ex. aa importants dans le site actif des enzymes).
La structure des domaines peut être modifiée (changement de conformation)
Épissage alternatif : peut enlever certains domaines, changeant son interaction, liaison, etc.
Les codons codent pour les aa (structure primaire). –> Structures secondaires et tertiaires. –> Plusieurs domaines structuraux. –> Chaque domaine a une fonction précise –>Fonction de la protéine = somme des domaines.

Question 16

Comment pouvons nous savoir les domaines d’une protéine à partir de l’ADN?

Answer 16

À partir de l’ADN, on est maintenant capable de déterminer la structure tertiaire d’une protéine avec une prédiction (probabilité très forte) du domaine, possédant une séquence particulière
Signal peptide : Signal de localisation à la membrane
Leucine-rich repeat domain : Interaction protéine-protéine
Transmembrane domain : Domaine hydrophobe transmembranaire
Kinase domain : Activité enzymatique kinase (ajout de phosphate)

Question 17

Comment fonctionne les techniques d’analyse des protéines?

Answer 17

Chaque protéine est caractérisée par une séquence d’aa unique. Les propriétés physico-chimiques de cet ensemble confèrent à chaque protéine une charge et une masse moléculaire unique.
On peut donc séparer les protéines selon leur masse et/ou selon leur charge.

Question 18

Expliquez la technique SDS PAGE

Answer 18

SDS-PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis)
a) Échantillons dénaturés dans du SDS : détergent chargé qui se fixe aux aa et confère une charge négative aux protéines.
b) Migration sur gel de polyacrylamide en appliquant un courant électrique.
Séparation des molécules selon leur masse.
Le SDS normalise la charge par unité de masse.
SDS : Rend protéines négatives (détergeant uniformisant les charges des protéines)
PAGE : Gel permettant de bien les séparer
Sépare en fonction de la masse
Repliement affecte vitesse de migration
Utilisation d’un agent dénaturant (pont disulfure) et chaleur pour pont H

Question 19

Expliquez le transfert Western

Answer 19

Suite à un SDS-page, on cherche une protéine spécifique avec des anticorps produits préalablement contre cette protéine.
Coloration au nitrate d’argent ou au beau de Coomassie
Anticorps très spécifique
Hybridation avec un anticorps secondaire possédant un marqueur

Question 20

Quelle est la structure des ARNt?

Answer 20

L’ARNt contient environ 75 nucléotides (très petit). Sa séquence permet les appariements locaux et la formation d’une structure particulière secondaire - en trèfle (illustré à droite) et tertiaire – en «L» (prochaine diapo).
Sa structure secondaire est subdivisée en 4 régions.
Selon les bases atypiques: boucle D et boucle TψCG.
Selon la fonction: boucle anticodon et bras accepteur de l’aa. (en bas et en haut)
Les ARNt sont toutefois synthétisés sous forme de précurseurs plus longs.
Structure plus en forme de L en 3D qu’en forme de trèfle
Boucle D et phi participent à la reconnaissance mais pas les plus importantes, possède nt modifié (beaucoup d’édition pour maturation)
Boucle de l’anticodon se lie au codon et bras accepteur d’acides aminés à l’opposé

Question 21

Quelles sont les étapes de maturation de l’ARNt?

Answer 21

i. Structure et séquence
Les ARN de transfert doivent passer par des étapes de maturation :
 Un clivage en 5’ par la RNase P
 Modification de plusieurs bases (environ 10% des nt).
 Épissage (seulement certains)

Bases modifiées pour faire des liens non-conventionnel solidifiant la structure

Question 22

Nommez 3 types de modification de l’ARNt

Answer 22

Les U en 3’ sont remplacés par CCA (un acide aminé est attaché à cette extrémité plus tard).
Méthylation sur 2’ des riboses (méthylguanine).
Conversion de U spécifiques en pseudouridine (ψ), ribothymidine (T) ou dihydrouridine (D).

Question 23

À quoi ressemble la structure de l’ARNt en 3D?

Answer 23

En 3 dimensions, l’ARNt adopte une structure en L où la boucle de l’anticodon se retrouve opposée au bras accepteur de l’aa.
L’ensemble de la structure est reconnu par une aminoacyl- ARNt-synthétase (AAS) qui doit charger un a.a. sur le bras accepteur de l’ARNt. Permet d’associer un ADNt à un acide aminé spécifique
Il existe plusieurs AAS dont chacune est spécifique à 1 a.a et reconnait les anticodons correspondants à cet a.a.

L’anticodon doit être à l’opposé du bras accepteur
Les boucles se replient de manière moins spécial
Bras accepteur a besoin de AAS pour lier AA

Question 24

Expliquez l’appariement codon-anticodon

Answer 24

Il n’existe que 45 types d’ARNt. Malgré 64 codons possibles
Plusieurs codons qui peuvent être reconnus par un même ARNt
RÈGLE DU WOBBLE (de la base fluctuante ou bancale)
L’appariement des bases 1 et 2 du codon avec les bases 3 et 2 de l’anticodon suit les règles de l’appariement des bases A-U et C-G. Le numéro de chaque base est selon l’ordre de 5’ vers 3’.
La 3e position du codon peut cependant former des APPARIEMENTS INHABITUELS, ce qui permet une certaine flexibilité à cette position.
 La base située à l’extrémité 5’ de l’anticodon est moins confinée dans l’espace.
 Permet de former des liaisons hydrogènes inhabituelles.
 Doivent avoir la même distance que les appariements « standards » de nucléotides.

Un même ARNt peut donc reconnaitre plusieurs codons différents selon sa 3e base
Un ARNt est associé à un a.a. spécifique
Obligatoire donc que certains codons codent pour le même a.a.
Complémentarité inverse
Espace ribosomique plus grand, base peut bouger et faire des liens un peu aléatoire

Question 25

Que sont les appariements atypiques de la traduction?

Answer 25

Un ARNt peut s’apparier avec 2 codons qui diffèrent par la 3e base.
Ces 2 codons doivent coder le même acide aminé.
1. Appariement Guanine-Uracile
2. Présence d’une 5e base : l’inosine
La base I (inosine) est obtenue en modifiant une adénine durant la maturation de l’ARNt.
(un groupement amine en moins).

Appariements non-standards (G-U ou modification de nucleotides sur ARNt formant une base inozide (I) permettant la liaisons avec plusieurs nucléotides différents
I peut s’apparier à U, C ou A, ce qui explique pourquoi on a 61 codons codants et 45 ARNt (1 ARNt peut pouvoir reconnaitre des codons différents)

Appariement bizarre: G/U
Pour un même codon, différent ARNt peuvent s’y lier
Présence de l’inosine sur ARNt qui peut faire lien avec U, C ou A
Pas d’inosine sur ARNm
Explique la dégénerescence du code génétique et pk même codon pour même AA
Permet de diminuer le nombre d’ARNt
Seulement 45 pour 61 codons possible
La liaison est moins stable et facilite la dissociation codon/anticodon
La plus importante: permet d’avoir des mutations qui ne vont rien changer (même protéine pour gène mutant dans certains cas)

Question 26

Quels sont les avantages de la base fluctuante ?

Answer 26

1. Permet de diminuer le nombre d’ARNt nécessaires pour décoder les 61 codons.
2. Facilite la dissociation de l’ARNt pendant la synthèse protéique à cause de la liaison plus faible au niveau de la base fluctuante.
3. Permet une plus grande robustesse du code génétique, les mutations en position 3 du codon étant le plus souvent sans conséquence.
   C’est ce qui explique, par exemple, pourquoi UCU UCC codent pour le même aa – ils sont reconnus par le même ARNt.

Question 27

Que sont les aminoacyl ARNt synthétases ? Leurs fonctions?

Answer 27

Les AAS ont pour fonction de lier spécifiquement un type d’acide aminé à son ARNt correspondant par une liaison ester.
Chaque AAS ne peut reconnaître qu’un seul ACIDE AMINÉ. De plus, elle doit reconnaître le bon ARNt. Il s’agit des séquences situées sur le bras accepteur ainsi que sur la boucle de l’anticodon.
Les AAS ont un rôle très important, car le ribosome ne peut pas distinguer un ARNt correctement chargé d’un ARNt qui aurait lié le mauvais aa.
Les nucléotides de la tige acceptrice jouent un rôle majeur dans la reconnaissance de l’ARNt.
La plupart des AAS reconnaissent aussi l’anticodon de l’ARNt correspondant.
Étape cruciale car si erreur, trop tard. Doit être fait sans erreurs (en fait, mais taux faible)

Coté accepteur CCA ont des nucléotide discriminant avant
Peuvent aussi reconnaitre anticodon mais plus secondaire (1er nucléotide de l’anticodon pas fiable)
Attache AA au A de CCA
Taux d’erreur: 0,1%

Question 28

Quel est le mécanisme de chargement des AAS?

Answer 28

LE MÉCANISME DE CHARGEMENT : formation d’une liaison ester 1. Site actif de l’enzyme se lie à un
acide aminé et une ATP.
2. Hydrolyse de l’ATP en AMP qui se lie à l’acide aminé par son groupement phosphate.
3. ARNt approprié déplace l’AMP du site actif tout en se liant à l’acide aminé toujours en place. Le 3’OH du bras accepteur de l’ARNt attaque entre le bout «C» de l’acide aminé et le «P» de l’AMP.
4. L’enzyme libère l’aminoacyl- ARNt (complexe formé d’un acide aminé et d’un ARNt).

 L’ARNt chargé se retrouve dans le cytoplasme.
 Au final, retrouve une banque d’ARNt chargés différents qui sont disponibles pour la traduction.
 La sélection du bon a.a- ARNt en fonction du codon lu sur l’ARNm est effectuée par le RIBOSOME

AAS spécifique à chaque AA
ARNt chargé= aminoacyl-ARNt
La AAS s’assure d’avoir le bon match entre AA et codon pas le ribosome
1/1000 erreurs, pas bcp au niveau de la cellule, bcp de protéines traduites, pas tjrs la même mutation, pas comme ADN muté

Question 29

Qu’est ce que le ribosome?

Answer 29

Le ribosome est un organite composé de 2 sous-unités (petite et grande). Chaque sous- unité est composée de PROTÉINES RIBOSOMALES et d’ARN RIBOSOMAUX.
Les ARNr sont produits dans le nucléole. Les sous-unités sont assemblées en périphérie de cette structure, puis exportées du noyau.
Les 2 s-u s’unissent en
un ribosome seulement sur l’ARNm.

Organite présent aussi dans mito et chloroplaste
2 sous-unité: 30S et 50S selon vitesse de sédimentation, réunissent pour 70S, totale de vitesse pas une somme
Eucaryote plus gros (40 et 60 pour 80)
Constitution des unités légèrement différentes mais ont un rôle similaire

Question 30

Expliquez le fonctionnement des ARNr chez les procaryotes

Answer 30

Les ARNr chez E. coli sont codés par 7 opérons (rrnA à G) et chacun est transcrit en un long
précurseur,30S.
Le clivage de 30S par la RNase III produit les 3 ARNr matures: 16S (petite sous-unité ribosomale) et 5S + 23S (grosse sous-unité ribosomale.

ADN et gène d’ARN ribosomaux et de transfert
Un seul ARN non mature qui devient ARNr et ARNt mature
Long précurseurs de 30S, hasard pour la petite sous-unité

Question 31

Expliques le fonctionnement des ARNr chez les eucaryotes

Answer 31

Les ARNr sont codés par le gène 45S.
Le génome humain contient environ 200 copies de ce gène disséminées en tandem sur 5 chromosomes.
Chaque « unité de transcription » est séparée par un espaceur non transcrit.
L’ADN 45S comprend l’information génétique pour l’ARNr 18S, 28S et 5,8S. L’ARNr précurseur est ensuite modifié pour donner trois ARNr matures. L’ARNr 5S est produit par un autre gène.
ARNr 45S = ARNr 28S + ARNr 18S + ARNr 5,8S
D’importantes modifications chimiques se produisent sur le long précurseur d’ARNr.
* Plus de 100 réactions de méthylation en 2’-OH des sucres des nucléotides.
* Plus de 100 isomérisations des uridines en pseudouridines. Permet de rigidifier la structure secondaire/tertiaire des ARN.
Chaque modification s’effectue à une position précise dans la séquence.
LE BUT : une configuration 3D particulière, des interactions ARN-ARN ou ARN- protéines, activités enzymatiques.

Modifications très rare pour ARNm
Pour ARNt et ARNr, arrive très souvent
Permettent d’avoir une structure 3D et une activité enzymatique (ribosymes) qui catalyse le lien peptidique

Question 32

Qu’est-ce que les sous-unités du ribosome contient?

Answer 32

La grande sous-unité contient le centre peptidyl- transférase (PTC) qui est responsable de la formation des liaisons peptidiques.
La petite sous-unité contient le centre de décodage (DC) dans lequel les ARNt chargés lisent ou
« décodent » les codons de l’ARNm.

Les sous-unités s’assemblent seulement en cours de traduction
Grande sous-unité catalyse lien peptidique (centre peptidyl-transférase ou PTC)
Petite est le centre de décodage, se lie à l’ARNm, initie le mouvement de 3 nucléotides

Question 33

Où commence la traduction?

Answer 33

Le ribosome décode toujours l’ARNm de 5’ vers 3’.
La traduction est presque toujours initiée sur un codon AUG (Met). Le premier acide aminé (en partant de l’extrémité NH2) de toutes les protéines est MET.

La traduction commence presque tjrs (tjrs chez eucaryotes, petites exception chez pro) avec AUG (Met)
Généralement la Méthionine est modifié (initiatrice)
En petite proportion dans une protéine

Question 34

Comment le codon initiateur est reconnu chez les procaryotes?

Answer 34

Une séquence conservée appelée séquence de Shine-Dalgarno ou RBS
(ribosome binding site) est présente en 5’ du codon AUG.
 RBS-AUG = détermine le cadre de lecture et le début de la protéine.  Un AUG seul = une Methionine quelque part dans la protéine.
RBS est complémentaire à l’ARNr 16s, leur appariement positionne l’AUG sur le ribosome pour accueillir le premier ARNt.
Si juste RBS : Va pas s’arrêter au codon d’initiation (RBS sert à l’arrêt du ribosome)
STOP : Ribosome se dissocient de l’ARN (terminaison de la traduction)
Ribosome peut s’associer n’importe où sur l’ARN
Scan de 5’ à 3’ jusqu’à trouver une séquence RBS
3 sections indépendantes les unes des autres

Séquence RBS sur ARNm légèrement avant le AUG
RBS est reconnu par séquence de la petite sous-unité (séquence complémentaire)
Petit sous-unité scan jusqu’à cette séquence
Noter forme d’opérons chez pro: plusieurs protéine sur ARNm avec chacune codon initiateur et STOP
Ribosome se détache a chaque STOP, traduction peut être simultané

Question 35

Comment le codon initiateur est reconnu chez les eucaryotes?

Answer 35

Formation de complexes de pré-initiation impliquant des facteurs protéiques qui recrutent les ribosomes au niveau des ARNm matures. Pas polylistronique : Un ARNm code pour 1 protéine : 1 codon d’initiation et 1 codon STOP seulement
La petite sous-unité liée à un Met-ARNt se positionne sur l’ARNm auniveau de la coiffe 5’ et scanne l’ARNm jusqu’au premier AUG.
Suite à l’appariement codon-anticodon, la petite sous-unité s’arrête et la grande sous-unité vient la rejoindre. Le tout est accompagné de différents facteurs protéiques.
Le premier AUG en 5’ définit donc généralement le cadre de lecture et le premier acide aminé des protéines eucaryotes.
Pourquoi ce système ne fonctionnerait pas chez les procaryotes ? Car chez les procaryote, le ribosome peut se lier partout
Dans la plupart des cas, le complexe pré-initiateur (petite sous-unité + Met- ARNt) parcourt l’ARNm jusqu’à la rencontre du premier codon AUG qui sera le codon initiateur.
Cependant, si les nucléotides encadrant ce codon s’éloignent trop du consensus, il peut arriver que le premier AUG soit ignoré en faveur d’un 2e ou 3e AUG. La séquence consensus (seq. de KOZAK) pour la reconnaissance du codon initiateur a été définie par Marilyn Kozak comme étant CRCCaugG (R = purine, A ou G).
Plus on s’éloigne du consensus, plus ribosome va avoir tendance à ne pas se lier au codon initateur

Chez euc:
Ribosome déja avec ARNt avec Met
Scan de la coiffe jusqu’au 1er AUG
Pas de coiffe pro, ribosome des pro peut arriver n’importe ou,
Pas d’opéron chez euc, doit être avant l’initiateur obligatoirement
AUG doit être entouré par certain nucléotide qui doit faire suffisamment consensus pour initier (4 devant et 1 derrière)
Si trop différent, le ribosome continu
Noter séquence de Kozak dans le second cadre de lecture
Si pas bon cadre lecture, autorégulation par codon STOP rapidement (5-6 AA)

Question 36

Qu’est ce que la peptidyle transférase ? Quels sont les sites sur le ribosome?

Answer 36

Les aa-ARNt arrivent un par un dans le ribosome. La chaîne peptidique en synthèse est attachée à l’ARNt du dernier aa. On appelle cette réaction peptidyle transférase.
Le ribosome catalyse une seule réaction : la formation d’un lien peptidique entre 2 aa.
4 sites sur le ribosome
 site de liaison à l’ARNm (Dans la petite sous-unité)
Dans la grosse sous-unité :
 site P (peptidyle) : retient l’ARNt qui porte la chaîne d’acides aminés en élongation
 site A (aminoacyl ou accepteur) : retient l’ARNt qui porte le prochain acide aminé à ajouter à la protéine.
 site S (sortie). Site E en anglais pour exit. (S’en va dans la cellule)

Question 37

Quelles sont les étapes de la traduction?

Answer 37

INITIATION DE LA TRADUCTION
 Trouver le cadre de lecture
 Liaison de l’ARNt-Met de
départ
 Association des deux sous-
unités du ribosome
ÉLONGATION
 Liaison des ARNt au site A
 Formation du lien peptidique
 Translocation du ribosome
un codon (3 nt) à la fois.
TERMINAISON
 Codon-stop en position A

Diff de facteurs d’initiation
Durant l’élongation:
Ajout sur A, formation du lien peptidique entre AA
ARNt en vert défait son lien avec AA, ARNt en mauve à peptide, translocation du vert pour site E, ribosome avance sur ARNm, A est libéré pour nouvel ARNt chargé
Traduction s’arrête à STOP, facteur de relachement libère la protéine du ARNt

Question 38

Expliquez l’initiation de la traduction chez les procaryotes

Answer 38

La traduction est co-transcriptionnelle.
Les ribosomes et l’ADN chromosomique sont dans le même compartiment cellulaire.
Comment le ribosome se positionne-t-il sur l’ARNm ? Avec la séquence RBS et l’ARN 16S
Le mécanisme de traduction est similaire entre les procaryotes et les eucaryotes.
Les différences sont au niveau des facteurs protéiques utilisés et les séquences reconnues sur l’ARNm.
Transcription en même temps que la traduction (même compartiment)
Dès que l’ARN sort, début de la traduction possible

Pas de maturation chez pro, traduction peut se faire dès que le site RBS est disponible lors de la transcription
Si ARN est terminé, ribosome peut s’accrocher n’importe ou

Question 39

Expliquez l’initiation de la traduction chez les eucaryotes

Answer 39

Lorsque l’ARNm mature parvient au cytoplasme, les structures en 5’ (coiffe) et 3’ (queue Poly (A)) sont liées par des protéines particulières.
Structure circulaire : stress cellulaire (pas la réalité d’une cellule). Traduction se fait vraiment sur un ARN linaire… selon les hypothèses
Les modèles pour expliquer la conformation que prend l’ARNm lors de la traduction ont évolué dans les dernières années.
Le modèle en boucle fermée était favorisé jusqu’à dernièrement, mais les dernières études lient plutôt cette conformation à états de stress cellulaire ou à une inhibition de la traduction.
Une conformation plus ou moins linéaire lors de la traduction semble plus près de la réalité…
Les sous-unités du complexe eIF4 s’associent à la portion 5’ de l’ARNm.
* eIF4E (eucaryote initiation factor 4E) reconnaît la coiffe en 5’ et s’y lie en premier.
* Permet de recruter les autres sous-unités de eIF4 nécessaires à la préparation de l’ARNm à la reconnaissance par le complexe de préinitiation 43S.
Le complexe de préinitiation 43S est formé d’abord par l’association de la petite sous unité (40S) du ribosome et des facteurs protéiques eIF1, eIF1A, eIF3 et eIF5.
eIF1, eIF3 et eIF5 forment un complexe avant de se lier à la petite sous-unité
La sous-unité + les 4 facteurs peuvent ensuite lier eIF2 associé à l’ARNt initiateur (Met-ARNtiMET).
Similarités avec les procaryotes :
* ARNt initiateur dédié
* Facteurs d’initiation pour former un complexe de préinitiation
* Lie l’ARNm avant l’ajout de la grande s-u.
La liaison de eIF4B stimule l’activité hélicase eIF4A à la coiffe 5’.
Défait les structures secondaires de l’ARNm avant sa liaison au complexe préinitiateur. Bloque le ribosome sinon
Permet au complexe préinitiateur de “scanner” l’ARNm à la recherche du codon AUG.
Lorsque le complexe a reconnu le codon initiateur, le GTP associé à eIF2 est hydrolysé en GDP, ce qui immobilise le complexe au site d’initiation.
La grande sous-unité ribosomale (60S) associée à eIF5B vient alors compléter le ribosome, ce qui requiert l’hydrolyse d’un autre GTP, cette fois associé à eIF5B.
L’ARNt chargé de la méthionine initiatrice est associé au site P du ribosome.

Question 40

Expliquez l’élongation

Answer 40

Une fois le ribosome formé au site d’initiation sur l’ARNm, l’élongation de la chaîne peptidique peut commencer.
Cette étape dépend de protéines particulières: les facteurs d’élongation (EF).
Les étapes clés de ce processus sont l’entrée des ARNt-aminoacyls successifs, la formation du lien peptidique et la translocation du ribosome, un codon à la fois.
L’ARNt chargé de son acide aminé (ARNt- aminoacyl) parvient au ribosome associé à EF1α⋅GTP (EF-Tu chez les procaryotes) et s’attache au site A du ribosome.
Facteurs EF : élongation factors
Bon ARNt-aa:
Si l’anticodon de l’ARNt s’apparie au codon de l’ARNm, le GTP de EF1α est hydrolysé en GDP. L’hydrolyse du GTP entraîne un changement de conformation du ribosome qui positionne l’extrémité 3’ (aa) de l’ARNt en A proche de celui en P sur le ribosome.
Mauvais ARNt-aa:
Si le codon et anticodon ne correspondent pas, l’hydrolyse n’a pas lieu et l’ARNt-aa laisse le site A libre.
Une fois les aa à proximité l’un de l’autre (ARNt en position P et A sur le ribosome), la formation du lien peptidique est catalysée par l’ARNr 28S.
Un des ARN de la grande sous-unité du ribosome. Pas création du lien peptidique sans cette ARN
Après la formation du lien peptidique, le ribosome se déplace le long de l’ARNm sur une distance égale à un codon (3 nt).
Ce déplacement est possible grâce à l’hydrolyse d’un GTP associé au facteur EF2 (EF-G chez les procaryotes)
 La transfert du peptide du site P au site A modifie légèrement la structure de la grande sous-unité et permet l’accès à EF2*GTP.
 L’hydrolyse du GTP modifie la conformation de EF2, lui permettant d’atteindre la petite sous- unité et de stimuler la translocation du peptidyl- ARNt du site A vers le site P lorsque le ribosome se déplace, libérant le site A pour le prochain ARNt-aa.
CYCLE : jusqu’à temps qu’on arrive au codon stop

Liaison de la grande sous-unité par hydrolyse sur eIF5B
ARNt-Met déja sur site P
Ajout de ARNt chargé sur site A
Rapprochement des AA
Catalyse du lien peptidique
Translocation de 3 nucléotide et dernier ARN perd lien avec AA et va sur E

Question 41

Expliquez la terminaison de la traduction

Answer 41

La terminaison de la traduction dépend de deux facteurs protéiques :
eRF1 (euca release factor 1) : La forme de la protéine eRF1 ressemble à un ARNt normal, et s’adapte à la position A du
ribosome lorsqu’il est positionné à un codon-stop sur l’ARNm.
eRF3 (euca release factor 3) : GTPase qui agit de concert avec eRF1 pour cliver le lien ester entre l’ARNt situé en P et la
chaîne peptidique qu’il porte, et ainsi la libérer.
Lorsqu’un codon stop arrive dans la partie A du ribosome, un facteur de relâchement se lie au niveau du site A (complémentaire au codon stop) nommé eRF1. Ce facteur de relâchement est aussi associé à eRF3, qui coupe le lien entre le dernier acide aminé ajouté et l’ARN de transfert. Relâchement du peptide
Structure eRF1 et eRF3 extrêmement similaires
pas d’ARNt liés à un codon stop
Lorsque le ribosome rencontre un codon-stop, la protéine eRF1 entre en position A.
Le facteur eRF3⋅GTP s’associe à eRF1 pour promouvoir le clivage de la chaîne peptidique de l’ARNt en position P dans le ribosome. Cette réaction dépend de l’hydrolyse du GTP.
Le nouveau peptide est ainsi libéré.
Dernière étape : Recyclage du ribosome
BCE1 sépare le complexe post-traduction en une sous-unité 60S libre et une sous- unité 40S toujours liée au dernier ARNt et à l’ARNm.
L’association des facteurs d’initiation permet la dissociation complète de ces derniers.
Le recyclage des ribosomes in vivo nécessite en plus une protéine de la famille ATP-binding cassette subfamily E (ABCE1)
ABCE1 dissocient la grosse unité de la petite, puis on les recycle pour de nouvelles traductions.

ARNt ne reconnait pas les site A

Question 42

Comment se replie les protéines ?

Answer 42

Le repliement des protéines est facilité par des complexes protéiques
particuliers : les chaperons.
Les protéines incorrectement repliées ne sont pas fonctionnelles et sont rapidement reconnues et dégradées
Elles existent chez tous les organismes, des bactéries aux humains, et sont présentes dans tous les compartiments cellulaires.
Deux familles sont généralement reconnues :
 Les chaperons moléculaires, qui se lient et stabilisent les protéines partiellement repliées, prévenant leur agrégation et leur dégradation.
* Le repliement final est un résultat de collaboration entre la protéine et la protéine chaperon.
* La majorité des protéines sont repliées par ce mécanisme.
 Les chaperonines, qui facilitent directement le repliement des protéines. La chaperonine fait tout le travail.

Les protéines se replient de manière spontanée (secondaire, tertiaire, etc.)
Certaines protéines ont besoin d’aide pour se structurer
Le repliement commence dès que la protéine sort du ribosome
Certaines protéines ont besoin que toute la traduction soit terminée, certaines ont besoin de passer par un translocateur (petit pore, doit être dépliée pour passer)
Les chaperonnes moléculaire : se lie sur la séquence d’acide aminé de la protéine et empêche la protéine de se replier de manière spontanée. Lorsque la protéines est prêt à se replier, les chaperonnes se dissocient
Collaboration qui se produit (HSP = sorte de chaperonne)
Chaperonines : Mal repliement de la protéine. Chaperonines sont capables de replier une protéine mal repliée, ATP hydrolysés.

Question 43

Quelles sont les modifications post-traductionnelles et leur effet?

Answer 43

Pratiquement toutes les protéines sont modifiées après leur synthèse = modifications post-traductionnelles.
Modifications des extrémités: stabilité ou ancrage à la membrane. Protège la protéine, empêche dégradation (plus facile au bout qu’au milieu). Ancrage à la membrane : ajout hydrophobe à l’extrémité
Modification des chaînes latérales: effets variables. Ancrage à la membrane
Glycosylation: protéines de la membrane plasmique ou sécrétées. Ajout de sucre (reconnaissance, protection, etc) se fait dans le RE et AG
Clivage: précurseurs plus longs. Couper protéines (activation)
Ubiquitination: dégradation. Signalisation cellulaire, dégradation

Modifications post-traductionnelles : Phosphorylation, acétylation, méthylation (queue d’histones)

Question 44

Les modifications post-traductionelles ont un effet sur quoi?

Answer 44

Ces modifications ont un effet sur:
l’activité biologique. Active ou désactive une enzyme
la stabilité (durée de vie). (Ajout extrémité, par ex.)
la localisation intracellulaire. Modifie conformation, repliement qui se fait qui cache un signal de localisation nucléaire, par exemple

Souvent, les modifications sont réversibles

Question 45

Expliquez les modifications des extrémités

Answer 45

1) La modification post- traductionnelle la plus commune est l’acétylation du résidu N-terminal de la chaîne peptidique.
2) L’ajout de lipides à un résidu terminal ou près de l’extrémité pour ancrer la protéine à la membrane.
* Acylation des Cys
* Prénylation des Gly
* Ancre GPI
→ accroît la stabilité de la protéine.

Sert à protégé
Sans que se soit les A.A. qui soit ancré, peut être que le groupement acyl, etc.

Question 46

Expliquez le modifications des chaînes latérales

Answer 46

Les modifications sur toute la longueur de la chaîne peptidique, à des endroits clés.
Les plus courantes :
* Acétylation des Lys
* Phosphorylation des Ser, Thr ou Tyr
* Hydroxylation des Pro
* Méthylation
* Carboxylation
Ces modifications ont des effets variés selon la protéine.

Souvent réversible
Sumoliation, ubiquitination

Question 47

Expliquez la glycolysation

Answer 47

Un ajout de sucres à des résidus Asn, Ser et Thr est important pour les protéines sécrétées et les protéines de la surface cellulaire (un rôle dans la localisation et l’activité).
La glycosylation survient durant le transit de ces protéines dans le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi (Bio cellulaire).

Se fait via la voie de sécrétion : Protéine entre dans RE —>Modification –>Golgi via vésicule —>Modification —>Sortie via vésicule

Question 48

Expliquez le clivage des pro-protéines.

Answer 48

Plusieurs protéines sont produites sous forme de précurseurs plus longs qui doivent être clivés par des endopeptidases spécifiques afin de libérer leurs parties actives.
Plusieurs hormones sont ainsi stockées sous une forme inactive, prêtes à être libérées dans les conditions appropriées.
Ces étapes de maturation sont
souvent synchronisées avec le cheminement de ces hormones à travers la voie de sécrétion.

Question 49

Donnez un exemple de clivage pro-protéine

Answer 49

1- Synthèse de la préproinsuline dans le réticulum endoplasmique rugueux (enlève séquence signal)
2- Conversion en proinsuline
3- Entroposage de la proinsuline à l’intérieur de granules de sécrétion immatures (insuline pas prête)
4- Acidification de ces granules via une pompe à protons ATP-dépendant. (suffisamment acide –> Active protéines qui clive la chaîne C)
Clivage protéolytique de l’insuline et du peptide C (Insuline devient mature
5- Entreposage de l’insuline mature dans deux types de compartiments dépendant du besoin :
-Rapide (readily releasable pools (RRP) Calcium- dépendant (sécrétion rapide)
-Lent (reserved pool) via le trafic cellulaire (sécrétion lente
Plein d’hormones, ligand, agissant de la même manière

Insuline : Hormone qu’on a besoin immédiatement quand on en a besoin. Si pas déjà insuline de prête, va être long avant d’en avoir. Pour permettre d’avoir une qantité d’insuline toujours prête : mettre insuline dans des vésicules. Lors du signal, sécrétion rapide.
Passe par 2 étapes de clivages
1- Peptide signal va être clivé donnant pro-insuline (non-fonctionnel)
2- Clivage de la chaîne C —>Insuline active

Question 50

Expliquez l’ubiquitination

Answer 50

L’ubiquitination est l’ajout d’une petite protéine, l’ubiquitine (ub), à la chaîne latérale d’un résidu Lys à l’intérieur d’une autre protéine. L’ubiquitination dépend de l’activité successive de 3 enzymes :
 UNE ENZYME D’ACTIVATION E1,
 UNE ENZYME DE TRANSFERT E2,
 UNE LIGASE E3.
L’ubiquitination est une modification courante, aux multiples conséquences.
Traditionnellement, on considère que le rôle de l’ubiquitination est d’acheminer les
protéines cytosoliques vers le protéasome, pour leur dégradation.

Ajout d’une molécule d’ubiquitine sur une protéine. 1 molécule d’ubiquités —>Change conformation de la protéine et joue un rôle dans la signalisation cellulaire.
Ajout de plusieurs ubiquités consécutives sur une même protéine : cible la protéine pour la dégradation
Empêche le protéasome de cliver n’importe quelle protéine
Se fait de manière très spécifique

Question 51

Expliquez le mécanisme d’ubiquitination (Étapes)

Answer 51

1- Formation d’une liaison thiol- ester entre le C-terminal de l’ub et une cystéine conservée de l’enzyme E1
2- Transfert de l’ub activée à un résidu Cys sur la E2.
3- Création d’un lien peptidique entre le résidu C-t de l’ub et le groupement NH3 sur la chaîne latérale d’une Lys du substrat (par E3).
4- Étapes répétées plusieurs fois

Étape 1 : Activation ubi. Par E1 (aussi activée)
Étape 2 : conjugaison : transfert sur une autre protéine, la E2
Étape 3. : Ubiquitine ligase lie la E2 et la protéine cible. E3 transfert ubi sur la protéine cible
Étapes répétées plusieurs fois sur la même protéine pour ajouter plus d’ubi.
On se sert bcp de ubiquitination pour la signalisation aussi
E3 est un complexe de protéines contenant F-Box qui lie spécifiquement la protéine cible