Cours 5 Flashcards
(81 cards)
1
Q
Définition de l’expression génétique:
A
Processus par lequel:
- un gène exerce son effet sur une cellule ou sur un organisme
- une information génétique contenue dans un gène est lue est une molécule effectrice correspondante (ARN/prot) est produite
2
Q
Quelles sont les deux étapes de l’expression génique?
Et la différence entre les procayotes et eucarayotes?
A
- Transcription (synthèse d’ARN)
- Traduction (synthèse de protéine)
Procaryotes: ces deux étapes peuvent être couplées physiquement et temporellement
Eucaryotes: les deux étapes sont séparées (noyau et cytoplasme)
3
Q
Qu’est-ce que la transcription?
A
- Processus par lequel l’info contenue dans le génome (ADN) est copiée sous une forme qui pourra être (ARN) utilisé par la cellule
- Copiage d’un brin d’ADN en une séquence d’ARN complémentaire par l’ARNpolymérase
==> ADN et ARN: même langage (nucléotides) = très semblables
4
Q
Pourquoi faire une copie de l’information génétique? (4)
A
- Préserver le génome
- Contrôler le nombre de copies d’ARNm en fonction de besoins de l’organisme
- Produire plsrs ARN différents à partir d’un même gène en utilisant différentes combinaisons d’exons
→ épissage alternatif (sélection) - Localiser l’info génétique à des endroits précis de la cellule
5
Q
Préservation du génome
A
- Il reste dans le noyau
- L’info est transportée dans le cytoplasme où elle est utilisée sans mettre en danger l’intégrité du réservoir d’information génétique
6
Q
Contrôle du nombre de copies d’ARN en fonction des besoins de l’organisme
A
- En fonction des spécificités cellulaires (expression ∆ selon les C de type ∆)
= nb de copies diffère pour chaque cellule - Selon les besoin de la C (peut varier avec le temps → sur signal endo/exogène)
Équilibre en fonction de la vitesse de transcription et de dégradation
7
Q
Production de plusieurs ARN différents à partir d’un même gène
Permet quoi?
A
- Utilisation de différentes combinaisons d’exons (C peut choisir d’exclure certains exons)
- Épissage alternatif permet la production de plusieurs ARN différents avec un seul gène
→ Permet ↑ de la complexité/diversité de l’info génétique et aux cellules de produire + de prot
ARN avec totalité des exons ≠ ARN exons sélectionnés
8
Q
Localiser l’information génétique à des endroits précis de la cellule
A
Certaines protéines doivent être localisées à un endroit bien précis de la cellule et cette localisation précise repose en général sur le transport de l’ARNm
9
Q
Donner un exemple de la localisation de l’info génétique à des endroits précis de la cellule
A
Les neurones doivent localiser les protéines au bout de l’axone donc il y aura une production d’ARN dans le noyau et l’ARN va se déplacer le long de l’axone et une fois arrivé au point où les protéines doivent être, il sera traduit en protéines (= effet immédiat)
10
Q
Épissage alternatif
A
= Processus qui permet, à partir d’une séquence génomique unique, de produire plusieurs ARN messagers correspondant à des protéines distinctes
11
Q
V/F: Il existe des gènes dont l’expression est modulable et des gènes dont l’expression est constante
A
Vrai
Cste = info essentielle
12
Q
Chez quels organismes l’épissage alternatif est-il le plus répandu?
A
Chez les organismes supérieurs
13
Q
Sens de synthèse de l’ARN
A
5’ → 3’
(polymère)
14
Q
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Sucre
A
ADN: désoxyribose
→ lié à l’H sur C2’
ARN: ribose
→ lié à OH sur C2’
→ attaque nucléophile (réplication par ARNpol)
15
Q
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Brins
A
ADN: Bi caténaire
= brin matrice
ARN: mono-caténaire
= copie
16
Q
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Nucléotides
A
ADN: Thymine (CH3)
ARN: Uracile (H)
→ A=U
17
Q
Qui ente ADN et ARN possède une complémentarité intramoléculaire?
A
L’ARN possède une complémentarité intra moléculaire (contrairement à l’ADN)
==> formation de structure secondaires
→ ARN peut se replier sur lui-même
(car comme nature chimique proche de l’ADN: tendance à faire des appariement intramoléculaires ==> empêché par des prot)
18
Q
Différence entre thymine et uracile?
A
L’uracile qui diffère slmt de la thymine par l’absence d’un grp méthyle sur le carbone 5’ de la base azotée
19
Q
3 aspects importants à la synthèse de l’ARN:
A
- Brin antiparallèle
- Complémentaire
- Sens synthèse ARN: 5’→3’
20
Q
Structure tridimensionnelle de l’ARN
+ utilité pour chaque Type d’ARN
A
L’ARN simple brin contient souvent de courtes séquences nucléotidiques qui peuvent s’apparier à d’autres séquences complémentaires selon le même principe que celui qui conduit 2 ARN complémentaires à former une double hélice, et qui sont localisés ailleurs dans la même molécule (complémentarité intermoléculaire)
- Permet aux ARN ribosomaux, de transfert et petits ARN d’assumer des fonctions catalytiques et structurales
- L’ARNm n’a pas de fonction structurale ni catalytique, c’est simplement un support de l’info qui va être utilisé pour faire des prot
Mais les autres ARN ont une vraie fonction
Le fait d’avoir cette structure tridimensionnelle permet d’interagir avec l’espace cellulaire et les autres protéines/sucres/lipides
21
Q
Déroulement de la Synthèse de l’ARN est une réaction de…
Donner les 3 étapes
A
Réaction de POLYMÉRISATION
ADN = MATRICE
ARN = COPIE
- Séparation des 2 brins d’ADN
- Précurseur (ARN) = Ribonucléotide triphosphate (NTP)
-
Grp OH:
— Attaque nucléophile
— Libération de diphosphate (pyrophospate)
— Création de liaison covalente avec nouveau nucléotide
→ Fait par les ARNpol
→ 1 seul des 2 brin d’ADN est copié
22
Q
Qu’est-ce qui détermine l’appariement?
A
Ce n’est pas l’ARNpol qui choisit les ribonucléotides à apparier
C’est la capacité des NTP (ribonucléotides triphosphates) à venir s’apparier au brin matrice selon la complémentarité des bases
23
Q
Importance de quel brin est utilisé pour la transcription?
A
- L’information contenue dans l’ARN change dépendant s’il est transcrit sur le brin matrice ou complémentaire de l’ARN (= pas la même info)
+ ARN différent - l’ARNpol doit donc “savoir” quel brin elle doit transcrire, où, dans quel sens, etc.
24
Q
Vitesse de transcription chez les eucaryotes:
A
30 nucléotides/sec
25
Différences entre **ADNpol** et **ARNpol**: (4)
+ 3 pts communs
_Points communs_:
- Précurseurs nucléotides triphosphate
- Polymérisent 5’ 3’
- ADN comme matrice (sauf télomérase)
**ADNpol**:
- Réplication
- Nécessite une amorce
- Font très peu d’erreurs (proofreading)
- Précurseurs désoxyribonucléotides **dNTP**
**ARNpol**:
- Transcription
- **_Pas besoin d’amorce_**
- _Erreurs plus fréquentes_ (proofreading)
- Précurseurs Ribonucléotides **NTP**
26
Les ARNpol (virus - procaryotes - eucaryotes)
_Pol virale_:
→ parfois 1 seule prot. *ex: sida*
_Pol procaryote_:
→ 4 sous-unités
_3 pol chez les eucaryotes_:
→ pol1, pol2, pol3
→ 10-12 SU, certaines identiques, d'autres non (paralogues) d'autres encore n'ont rien à voir
certains sont **orthologues** avec les procaryotes
⚠︎ A noter le domaine CTD (C terminal domain) de l'ADN pol II
27
3 types d’ARNpol chez les eucaryotes:
On dit qu’elles sont comment?
**Multiples sous-unités**
Protéines différentes → **spécificité des fonction**
- ARNpol I
- ARNpol II
- ARNpol III
= **PARALOGUES**
28
Est-ce que les ARNpolymérases sont capables de reconnaître les gènes et les brins à copier?
De quoi ont-elles besoin?
NON
→ Nécessité d’un **promoteur**
29
Qu’est-ce qu’un **promoteur**? (3)
= Séquence qui caractérise la début d'un gène (se trouve avant l'exon 1) et donne l'info de quel brin est à transcrire et dans quelle direction (sens ∆ → info génétique ne va pas dans la même direction tout le long du gène)
Facteurs généraux de transcription reconnaissent le promoteur et y fixent l'ARNpol sur le bon brin au bon endroit
⇢ transcription 5'-3' (donc lecture 3' 5')
(donc aide à démarrer la synthèse)
30
Déroulement de l’**initation de la transcription** (4)
1. **Promoteur**: situé en début du gène
2. **Facteurs généraux de transcription (GTFs)**: complexes de protéines qui se fixent sur le promoteur (se lient à un _double brin_)
3. **Hélicase** sépare les brins d’ADN
4. ARNpol: synthèse
31
Rôle des **facteurs généraux de transcription II**: (+4étapes)
**Les facteurs généraux de transcription II aident les ARNpol II à reconnaître le promoteur et le sens de la transcription**
1. Séquence **TATA**
2. **TATA Binding Protein** se fixe sur la _séquence TATA_ (ADN)
=> Recrutement
3. **Facteurs de transcription II** reconnaît amorce TATA
4. **Recrutement de l’ARNpol II**
32
Quelles sont les 2 catégories d’ARN?
(2 types chez les non-codants)
1. ARN fonctionnant comme effecteurs (non-codants)
⇢ ils ont la capacité d'effectuer des tâches dans la C (ø traduits en prot)
- ARN ribosomaux
- ARNt
- petits ARN (snoRNA/snRNA)
→ ont une structure bien définie et nécessaire à leur fonction
- les tous petits ARN (micro et piwi)
- les longs ARN non-codants (séq. définit leur fonction)
2. ARN portant une information génétique (codants = traduit en prot)
==> majorité des gènes
- ARNm
→ pas de structure globale précise
33
Donner les ARN non codant dont la structure/forme est bien définie nécessaire à leur fonction (3)
- ARN ribosomaux
- ARN transfert
- Petits ARN (snoRNA/snRNA)
34
Donner les ARN non codant dont la séquence définie leur fonction
- Tous petits ARN (micro/piwi)
- Longs ARN non-codants
35
**V/F**: Tous les types sont nécessaires pour une production correcte de protéines
Vrai
36
Pour quel ARN **l’ARNpol 1** permet-elle la transcription?
ARNribosomaux (ARNr)
37
Pour quels ARN **l’ARNpol II** permet-elle la transcription? (3)
Particularité?
- (ARNm)
- Long ARN non codant (IncARN)
- Certains petits ARN
==> possède un CTD
38
Pour quels ARN **l’ARNpol III** permet-elle la transcription? (2)
- ARN transfert (ARNt)
- Autres petits ARN
39
40
Concernant les **ARNr**, donner:
- Fonction
- Structure
- Synthèse
_Fonction_:
**composants du RIBOSOME** (=machinerie responsable de la **synthèse des protéines**)
_Structure_:
**compact** et **organisée**
_Synthèse_:
ARN très abondants synthétisés à partir d’un gène présent en de multiples copies (répétées en TANDEM: un derrière autre)
→ forte transcription (175 à 200 copies du gène en même temps
41
Lieu de synthèse des ARNr
Nucléole
42
Expliquer la maturation des ARN ribosomaux
On a l'ARNr 18S, 5.8S et 28S (pol 1)
→ Grande sous-unité: **ARN 28S, 5.8S, 5S**
→ Petite sous-unité: **ARN 18S**
*S: Coeff de sédimentation à partir de gradients (= taille) dans chaque sous-unité du ribosome* (vient de la vitesse de sédimentation pendant la centrifugation)
43
À partir de quoi est faite la maturation des ARNr?
*Faite à partir de 2 _précurseurs_ (45S et un autre)/gènes*
44
Proportion (masse) d’**ARNr** en fonction de la totalité des ARN:
Grande **majorité** de la **masse** totale d’ARN: **80%**
=> ~2x10•6 molécules/cellule
45
Concernant les **ARNt**, donner:
- Fonction
- Structure
- Synthèse
_Fonction_:
Adaptateur impliqués dans la synthèse des protéines (traduction)
= **essentiels dans la lecture de l'info génétique**
→ Apportent les a.a. necéssaires
_Structure_:
Petit ARN fortement repliés sur eux-mêmes (trèfle)
_Extrémités_:
→ **Anticodon** (décodent info génétique)
→ **Protéine** (a.a.)
_Synthèse_:
Transcrit d’une **famille d’~500 gènes**
46
Proportion (masse) d’**ARNt** en fonction de la totalité des ARN:
**10-15%** de la **masse** totale d’ARN
→ **~20x10*6 molécules/cellules** (10x plus que ARNr)
47
Pour quels ARN les ARNpol II/III permettent la transcription:
Autres petits ARN (snoRNA/snRNA)
48
Concernant les **autres petits ARN**, donner:
- Fonction (3)
- Structure
- Synthèse
_Structure_:
Petits ARN fortement repliés sur eux-mêmes
_Fonction_: Diverse
→ maturation des ARNm
→ fonctions dans l'épissage
→ ARN utilisé par la télomérase
_Synthèse_: >1000 gènes de diverses fonctions
49
snRNA
Petits ARN impliqués dans l'épissage (small nuclear RNAs)
50
Quels sont les autres **ARN non codants** (3)? Quel est leur rôle?
Influences l’**expression des gènes**
- **microRNA**
- **Piwi-RNA**
- **Longs ARN non-codants (ncRNA)**
51
Concernant les **microRNA** donner:
- le nb de nucléotides
- leur répartition chez l’homme
- 21-23 nucléotides
- plus de 1000 différents chez l’humain
52
Biogenèse des microRNAs + rôle
6 étapes
Formation de structures secondaires sur les ARNm ou sur les longs ARN non-codants
1. formation du pré-miRNA sur l'ARN
2. excision par prot. Drosha
3. prot. EXPO5 l'amène dans le cytoplasme
4. processus de maturation avec prot. Dicer
5. appariement avec ARNm ⇢ RISC complex
6. **décide de la dégradation ou traduction de l'ARNm** → influence expression génique
(des structures secondaires peuvent se former sur les ARNm *(microRNA s’y fixent)* ou longs ARN non codants)
53
Biogenèse des piwiRNAs
- Conservation d'ARN précurseurs simple brins longs
- Clivage en petites séq. d'ARN entre 24 et 30 nucléotides
- Association avec prot. piwi (Aubergine)
54
Rôle et lieu d'expression des piwiRNAs
Exprimés dans la lignée germinale
→ Protection du génome des éléments transposables
*Ex: chez la drosophile (mouche)*
55
Concernant les **longs ARN non-codants** donner:
- le nb de nucléotides
- leur expression chez l’humain
- Plus de 200 nucléotides
- > 10 000 différents chez l’humain
- Ne contiennent pas d'instruction pour la synthèse des protéines
56
Donner un exemple illustrant le rôle des lnARN non codant
Xist = exprimé selon stade de développement spécifiquement chez les femmes de façon mono allélique
= _éponge_ pour certains microRNA produits par d’autres ARN
57
Caractéristiques des **ARNm**: (6)
- Rôle
- % de la masse totale d’ARN qu’ils représentent
- Combien d’ARNm (types) _différents_ pas cellule?
- Taille?
- Nb de molécules? (Par cellule)
- Chaque ARNm mature code pour une prot
- **3-5% de la masse totale d’ARN** (mais très nombreux)
- ~10000 ARNm *différents* par cellule
- Taille très variable (500 à 10 000 nucléotides)
- Nb de molécules variables selon le gène
- 300 000 molécules par cellule
58
Donner la structure d'un ARNm
- Région codante au centre et non-codante à chaque extrémité
- Extrémités 5' et 3' sont modifiées
59
Étapes de le maturation des **ARNm** (3):
- Ajout d'une coiffe à l'extrémité 5' de l'ARNm
- Ajout d'une queue poly A à l'extrémité 3'
- Élimination des introns = épissage
(possible alternatif mais pas tjrs)
60
Pouquoi besoin de coiffe et queue pour ARNm?
Elles augmentent de la stabilité de la molécule d'ARNm, aident à son transport du noyau vers le cytoplasme et jouent un rôle clé dans sa traduction
61
Coiffe en 5'
De quoi il s’agit?
Quand et comment est-elle ajoutée?
Extrémité 5' porte 3 phosphates et 7 méthyl-guanosines
→ C'est une guanine liée à l'ARN par une liaison 5'-5' sur lequel est fixé un groupement méthyle
Intervention de 3 enzymes successivement (mais pas de l'ARNpol2)
→ modification **co-trancriptionnelle**
Ajoutée peu de temps _après_ le début de la synthèse, juste quand l'ARNm sort de la polymérase
62
**V/F**: La coiffe en 5' est unique aux ARNm
Vrai
63
Queue polyA
Extrémité 3' "créée" par clivage par une enzyme 10-30 nucléotides après le signal de polyadénylation (AAUAAA) → se fait juste après le relâchement du trancrit primaire
Une fois ARN coupé, la PolyA rajoute 100 à 250 adénines, **sans avoir besoin de matrice**
64
Déroulement des étapes pour placer la queue polyA
Synthèse (ARNpol) → signal CA → clivage (prot) + dégradation d’une parti → **polyadénylation** (Poly(A)plymérase) → ARNpol s’arrête progressivement
⚠︎ Poly(A)polymérase **n’a _pas_ besoin d’amorce**
65
Que fait l'ARNpol après le signal de polyadénylation?
Elle ne sait pas quand s'arrêter donc continue la synthèse de l'ARN même après le point de clivage mais comme cette séquence d'ARN a été détachée du transcrit primaire, elle n'a ni de coiffe ni de queue et va être rapidement dégradée
66
Rôle de la queue Poly(A) de l’ARNm: (3)
- Augmente la **stabilité** de l’ARNm
- Impliquée dans le **transport** d’ARNm
- Clé dans la **traduction**
67
Épissage simple (spicling) processus
Dans le noyau, **co-transcriptionnel**
- Élimination des introns car seule la séq. dans les exons est utile pour la synthèse de prot
- ARNpol commence par synthétiser la totalité du brin d'ADN = **trancrit primaire**
- Mécanisme d'épissage accomplit ensuite l'excision des introns et la liaison des exons entre eux
*Visualisable par microscope électronique*
68
Épissage def
Processus par lequel des séquences introniques sont excisées des **transcrit primaires** dans le _noyau_ pour donner naissance aux ARNm matures
69
Définition: **exons**
**Segment de gènes** dans la séquence se retrouve dans _au moins un_ **ARNm mature**
70
Qu’est-ce que l’**Épissage alternatif**?
Épissage pour lequel **seuls certains exons** ont été **sélectionnés** (introns excisés du transcrits primaire puis _dégradés_)
==> épissage différent de deux mêmes trancrits primaires, on a donc des ARNm avec des combinaisons d'exons différentes
71
Def exon facultatif
Exon qui ne se retrouve pas dans un ARNm
72
Signaux d’épissage sur ARNm situés au niveau des:
- Introns (3 séquences nucléotidiques)
- Exons (2 séquences nucléotidiques)
_INTRONS_ (que sur le transcrit primaire):
- Début (5'): **GU**
- Fin (3'): **AG**
- ~30 nucléotides avant l'extrémité 3' de l'intron, il y a un **A** qui constitue le point de branchement du lasso formé dans la réaction d'épissage
_EXONS_ (sur le transcrit primaire et retrouvé sur ARNm mature)
- Extrémités **AG-G**
73
Qu’est-ce qui est transcrit en ARNm (ce qui est traduit) ?
Le promoteur est-il présent sur l’ARNm? Est-il traduit?
Gène (exons)
→ promoteur non transcrit
==> **ARNm mature a toujours un peu de séquences non codantes!!!** (début/fin)
74
Mécanisme d'épissage: pourquoi besoin de précision extrême?
= Mécanisme extrêm. précis car si un nucléotide est rajouté ou enlevé à l'ARNm mature, ce dernier va être non-fonctionnel et son information sera inutile et inutilisable
75
Mécanisme d'épissage: déroulement
- L'intron est excisé par 2 réactions de trans-estérification successives (attaques nucléophiles)
- D'abord excision au niveau de la fin (3') de l'exon précédent
- La base A située 30 nucléotides avant la fin de l'intron se lie avec le bout 5' de l'intron excisé (formation du lasso)
- L'extrémité 3' de l'exon précédent (termine par OH) attaque l'extrémité 5' de l'exon suivant pour exciser l'intron
- Liaison covalente entre les deux exons, le lasso (intron) → dégradé
==> ARN adopte des configurations dans l’espace → se fait grâce à l’ARNsn
76
Le mécanisme d'épissage est guidé par quoi?
Par des ribonucléoprotéines:
**snRNP** = _snRNA_ complexé avec des prot
Des interactions entre les différents snRNP liés aux signaux d'épissage sur l'ARNm permettent le rapprochement des 2 extrémités de l'intron, de sorte que la réaction d'épissage puisse avoir lieu
77
Que se passe-t-il lors du syndrome des lymphocytes nus?
Mutation dans un site d'épissage du gène C2TA
→ AU au lieu de GU au début de l'intron, ce qui provoque une excision précédant le nucléotide muté comme si ce dernier faisait partie de l'intron précédant
==> présence de l’intron dans l’ARNm mature qui est exporté et traduit par le ribosome puis détecté comme aberrant pendant la traduction → l’ARN détruit
78
Rôle du **CTD (domaine C-terminal)** de l’**ARNpol II**:
Le CTD est un échafaudage sur lequel repose les facteurs de polyadénylation, d'épissage et de coiffage
→ permet la maturation/modification des ARNm
Explique pq ce sont les ARN pol II qui transcrivent les ARNm
79
Complexe ribonucléoprotéique définition
= ensemble composé de l'ARN et de protéines de transport qui viennent se fixer entre autres à la coiffe et à la queue
80
Def pore nucléaire
= Complexes formés par un ensemble de protéines laissant passer de manière sélective des molécules dans le cytoplasme
81
Comment l’ARNm est-il transporté hors du noyau?
Pour passer du noyau au cytosol les ARNm doivent s'assembler avec des protéines, de telle sorte qu'elles passent les pores nucléaires sous forme de **complexe ribonucléoprotéique**
Une partie des protéines seront recyclées une fois les pores passées et elles iront refaire la même chose sur une autre séquence d'ARN mais certaines vont l'accompagner jusqu'aux ribosomes pour assurer sa protection
