UE1B-11 L’Expression du Génome Flashcards
(147 cards)
1
Q
Définition : Phénotype
A
= L’ensemble des traits observables qui caractérisent un organisme.
Pour un humain, on pourra le décrire au travers d’un certain nombre de caractères physiques : Grand/petit, Yeux bleux/marrons, Cheveux bruns/blonds, Frisé/chauve, etc…
2
Q
Concernant le Phénotype on retrouve aussi des Caractéristiques Physiologique…
A
Exemple :
=> Groupe sanguin A, B, O, AB / intolérant au lactose, etc …
3
Q
Comment appelle-t-on l’ensemble des phénotypes observables chez les individus d’une espèce donnée ?
A
= le Phénome
4
Q
De quoi dépendant les phénotypes et caractères morphologiques propres aux êtres vivants ?
A
=> dépendent de la nature des échafaudages macromoléculaires qu’ils savent produire et assembler.
Les spécificités structurales reposent ainsi sur des spécificités fonctionnelles et la présence d’acteurs moléculaires particuliers = enzymes par exemple.
5
Q
Qu’est-ce qui fait alors partie du patrimoine génétique ?
A
Les caractères morphologiques et fonctionnels : capables de se transmettre de génération en génération.
=> l’information nécessaire à l’expression de ces caractères peut être transmise à la descendance.
= cette information est codée GÉNÉTIQUEMENT.
6
Q
Définition : Génotype
A
= l’ensemble des gènes portés par le génome : codée par les molécules d’acides nucléiques (ADN ou ARN), qui elles, constituent le matériel génétique de l’organisme.
7
Q
Où trouve-t-on le matériel génétique de l’organisme ?
A
Dans chaque cellule, sous forme de molécules d’acide
désoxyribonucléique (ADN) formant des chromosomes.
8
Q
Où est localisé l’ADN, chez les Eucaryotes ?
A
À l’intérieur du noyau.
9
Q
Où est localisé l’ADN, chez les Procaryotes ?
A
Dans le cytoplasme.
10
Q
De quoi peut-être constitué le génome des Virus ?
A
Il peut être constitués d’ADN ou d’ARN.
11
Q
Par quoi sont définis les gènes ?
A
Par l’enchaînement de « phrases » et de « mots », constitués à partir d’un alphabet à 4 lettres : A, T, G, C, qui code l’information génétique.
12
Q
Donc, l’ADN c’est quoi ?
A
Le SUPPORT de l’INFORMATION GÉNÉTIQUE.
13
Q
Où trouve-t-on d’autres molécules d’ADN porteuses d’informations importantes ?
A
Dans les Mitochondries et les Chloroplastes (des végétaux).
14
Q
De quoi dépend le phénotype de l’individu ?
A
=> caractères Morphologiques, Physiologiques ou Comportementaux visibles = le reflet du Génotype, dépendent de l’expression sélective de certains gènes et pas d’autres.
15
Q
Tous les gènes sont-ils exprimés ?
A
=> seule 1 partie des gènes sont exprimés
° 2 cellules ayant le même génotype peuvent présenter des morphologies et des fonctions très différentes donc des phénotypes différents.
16
Q
Combien de gènes sont impliqués dans les fonctions d’organisations, de maintenance, de réplication et d’expression du génome ?
A
=> environ 1/4 des gènes portés par l’ADN.
17
Q
Combien de gènes sont impliqués dans la Signalisation Cellulaire ?
A
=> 1/4 des gènes portés par l’ADN.
18
Q
Combien de gènes sont impliqués dans les activités biochimiques, enzymatiques, métaboliques de la cellule ?
A
=> 1/4 des gènes portés par l’ADN.
19
Q
Définition : Noyau
A
= compartiment nucléaire de stockage, de maintenance et de régulation de l’expression du génome des Eucaryotes.
=> isole et protège l’ADN génomique.
20
Q
Composants du Noyau : (4)
A
- Enveloppe Nucléaire
- Nucléoplasme
- Chromatine : Hétérochromatine / Euchromatine
- Nucléoles
21
Q
Comment est le matériel génétique dans la cellule ?
A
=> Compartimenté par une enveloppe dans laquelle de nombreux pores organisent les transports entre nucléoplasme et cytoplasme.
L’ADN est compacté et forme de la chromatine plus ou moins dense et extrêmement structurée.
22
Q
Quel est le rôle du noyau vis-à-vis du patrimoine génétique ?
A
=> Rôle de protection du patrimoine génétique.
23
Q
De quoi est constitué le génome chez l’Homme ?
A
= constitué de 23 paires de chromosomes soit 46 longues molécules d’ADN cumulant environ 3,4.10^9 paires de nucléotides (= une longueur estimée à 2m environ).
24
Q
Définition : Chromosome
A
Le niveau d’empaquetage maximal des différentes molécules d’ADN : observables au moment de chaque division cellulaire.
25
Définition : Caryotype de l’individu
=> Les chromosomes métaphasiques sont préparés à partir de cellules en mitose et étalés sur une lame ensuite observée au microscope.
26
À quoi correspond 1% du Chromosome ?
« 1% = 4 gènes »
=> 1 des 4 gènes dirige l’expression d’une protéine.
27
Pourquoi les molécules d’ADN sont-elles compactées ?
=> pour être protégées et permettre l’accès à leur séquence lorsque l’information doit être lue et transcrite.
28
Avec quelles protéines l’ADN peut-il s’associer dans la fibre nucléosomique ?
=> les Histones
29
Dans quel sens est lus l’enchaînement des bases du brin codant de l’ADN ?
De 5’ vers 3’
30
Quelles sont les unités génétiques exprimées ?
=> les gènes qui génèrent des « produits dérivés » et qui sont caractérisés par des unités de transcription.
Comme :
- la famille des gènes codant pour des protéines
- la famille des gènes dont le produit de l’expression est un ARN.
31
Concernant les gènes codant pour des protéines…
Chez les Eucaryotes : Gènes de Type II.
=> passe par 2 étapes :
- une Transcription de l’ADN en ARN
- puis une Traduction de la séquence codante de l’ARN messager en Protéine.
32
Concernant les gènes codant pour des ARNs « outils »…
ARNs « outils » : pour les mécanismes d’expression du génome.
Comme :
- ARN ribosomaux
- ARN de transfert
= Gènes de Type I ou de Type III selon l’ARN Polymérase qui les aura transcrit.
33
Définition : ARNm
= copies des gènes codant pour des protéines : intermédiaires avant la production d’une protéine.
34
De quoi ont besoins les étapes de la Traduction qui permettent la production de protéines, à partir des ARNm ?
=> Nécessites des ARNs « outils » =
° ARNr : ARN ribosomaux
° ARNt : ARN de transfert
° Divers petits ARN
= font partie de la machinerie de Traduction mais ne seront pas traduits.
35
Quels petits ARN aux fonctions diverses trouve-t-on également chez les Eucaryotes ?
° ARNsno : dans les nucléoles => exercent des fonctions dans la maturation des ARNr.
° ARNsn : dans le noyau, hors nucléole => interviennent dans la maturation des ARNm, au cours des étapes d’épissage.
36
Quels sont les ARN divers ?
- Amorces pour la Réplication
- Ceux qui s’associent aux Riboprotéines
- Ceux qui s’associent à la Télomérase
- Ceux qui s’associent à des ARN régulateurs :
° miRNA : micro RNA
° siRNA : small interfering RNA
° petits ARN interférents
37
Que permettent les séquences codantes des gènes ?
=> portées par un brin ou l’autre de l’ADN : dirigent le sens de transcription.
38
Où sont localisés les Neurones Spécialisés dans l’olfaction ?
Dans l’Épithélium Olfactif = des cellules qui ont sélectionné celle qui permet l’expression d’un OR.
=> Cette expression est très contrôlée puisque 1 seul type d’OR est exprimé par neurone.
39
Quelle est la 1ère étape de l’expression de l’information portée par les gènes ?
La TRANSCRIPTION.
40
Qu’est-ce qu’on obtient à la suite de la Transcription ?
=> une copie Transitoire du gène = un ARN simple brin dont la séquence sera identique à celle d’un des brins de l’ADN et donc complémentaire de l’autre brin.
41
Pourquoi est-ce que le langage et la forme du message sont similaires entre le gène et son transcrit ?
Car l’ADN et l’ARN sont chimiquement et structurellement assez proches.
42
Quelle est la 2ème étape de l’expression de l’information portée par les gènes, codant pour des protéines ?
La TRADUCTION.
43
Que permet la Traduction ?
=> permet la conversion d’une séquence enchaînant des nucléotides en une séquence polypeptidique, enchaînant des acides aminés.
Le message passe d’un langage à base de 4 nucléotides à des phrases constituées de 20 types d’AA.
44
Que permet le Code Génétique ?
=> il fait correspondre les Acides Aminés à des triplets codants de nucléotides : permet le déchiffrage du message.
45
Sur quel principe s’appuie le Code Génétique ?
Sur le principe du déchiffrage de l’information génétique : pour l’élaboration des Protéines.
= conversion d’une information chiffrée avec 4 lettres en une information chiffrée avec 20 lettres : par la lecture des acides nucléiques par groupes de 3 nucléotides
46
Définition : Codons
= groupes de 3 nucléotides = TRIPLETS.
=> Spécifient 1 Acides Aminés protéinogène.
47
Combien y’a-t-il de possibilités de triplets différents avec 4 nucléotides ?
=> il y a 64 possibilités de triplets différents pour seulement 20 Acides Aminés Protéinogènes avec 4 Nucléotides.
48
Avec quel codon la phase ouverte de lecture démarre-t-elle ?
CODON START : AUG spécifiant l’Acide Aminé : Méthionine (Met)
49
Avec quel codon la phase ouverte de lecture se termine-t-elle ?
CODON STOP : UAA / UAG / UGA => indique la fin de la lecture.
50
Concernant les Triplets…
Plusieurs triplets codent pour 1 même acide aminé : le code est redondant (ou dégénéré) avec de nombreux codons synonymes.
=> non ambigu car chaque codon ne spécifie qu'1 seul Acide Aminé.
(Exemple : 4 codons spécifient l’Alanine (Ala))
- On note que seule la dernière base du triplet est variable.
51
Qu’implique la dégénérescence du Code Génétique ?
=> Une mutation sur le 3ème nucléotides d’un codon = mutation silencieuse : de même sens ou synonyme.
Bien qu’une mutation sur 3 n’entraîne aucune modification dans l’enchaînement d’AA d’une protéine, elle peut quand modifier la structure ou la fonction de la protéine de manière dramatique.
=> peut avoir des conséquences limitées sur le phénotype.
52
Quel type de mutation correspond au changement de nucléotides d’un codon qui génère un codon stop ?
= une mutation non-sens.
- la protéine est raccourcie ou absente : peut affecter le phénotype.
53
Que permet le nombre de copies multiples à partir d’un gène ?
=> permettra d’émettre l’importance de l’information portée par ce gène, en fonction des circonstances.
- certains gènes sont activement transcrits
- d’autres sont faiblement transcrits
54
Concernant les gènes dont le produit final est une protéine…
=> Protéines seront produites à partir des copies ARN du gène.
55
Que se passe-t-il alors lors de la transcription et puis de la traduction ?
=> la Régulation de l’expression génétique
56
Où ont lieux la Transcription et la Traduction chez les Eucaryotes ?
Transcription : dans le Noyau
Traduction : dans le Cytoplasme
57
Où ont lieux la Transcription et la Traduction chez les Procaryotes ?
Les 2 dans le Cytoplasme = elles sont couplées.
(Exemple : chez les Bactéries)
58
Que permet la réplication de l’ADN dans le Noyau, à chaque cycle cellulaire ?
=> À chaque cellulaire, la réplication de l’ADN mène à la duplication conforme du génome.
59
Dans le noyau on retrouve la synthèse de quoi ?
La synthèse des :
- ARNm
- ARNs « outils » : ARNr et ARNt
60
6 Étapes de Transcription des gènes chez les Eucaryotes :
1) À l’intérieur du noyau : transcription du gène.
2) L’ARN va quitter le noyau (son exportation va dépendre d’une maturation correcte de cette copie d’ARN).
° Pour : les ARNm = les copies de gènes codant pour les protéines, les ARNr et les ARNt = les outils de la machinerie de traduction.
3) La traduction : besoins de ces trois types d’ARN => a lieu dans le cytoplasme.
On obtient une séquence d’acides aminés enchaînés = reflet de la séquence génomique et elle porte les signaux d’adressage de cette protéine.
4) Pour la création de la protéine => maturations post traductionnelles : repliement conduisant à une conformation tridimensionnelle fonctionnelle, clivages, addition de sucres...
5) Les protéines synthétisées dans le cytoplasme vont rester dans le cytoplasme ou aller dans le noyau ou les mitochondries.
6) Certaines Protéines sont transloquées de manière co-traductionelle dans le Réticulum Endoplasmique : elles évolueront vers l’appareil de Golgi pour y subir un tri.
=> Certaines protéines poursuivront leur chemin vers les Lysosomes, d’autres vers la Membrane Plasmique, d’autres encore seront exportées hors de la cellule.
61
Principe de la Transcription : Synthèse d’ARN
=> Production d’un ARN à partir d’un gène : simple brin et qui est la copie du brin CODANT de l’ADN.
(ARN = complémentaire du brin MATRICE de l’ADN)
62
De quoi a-t-on besoin pour la production d’ARN ? (2)
- une molécule d’ADN dont la séquence sera copiée en se servant d’un des 2 brins comme matrice.
- une ENZYME : qui enchaine des ribonucléotides complémentaires du brin matrice => ARN POLYMÉRASE
63
Où est-ce que l’ARN Polymérase puise sa matière première ?
Dans le stock de Ribonucléosides-Triphosphates (rNTP) produits par le métabolisme cellulaire :
° ATP
° GTP
° CTP
° UTP
64
Définition : ARN
ou Acide Ribonucléique
= un Polymère linéaire composé de 4 Ribonuéotides, construits à partir du Ribose avec une fonction alcool (OH) sur le Carbone 2’.
4 Bases Azotées : Adénine / Guanine / Cytosine / Uracile
65
Quelle forme peut prendre la molécule d’ARN ?
=> Structure secondaire et se replier dans l’espace.
Grâce aux appariements des bases complémentaires : G-C et A-U et à des appariements non conventionnels :
le brin replié pourra adopter des structures en double hélice antiparallèle : des portions de séquences parfois situées à distance sur la molécule linéaire, se retrouveront appariées.
66
De quel signaux a-t-on besoins pour la Transcription ?
=> de signaux qui vont diriger : le sens, la fréquence et l’efficacité du gène.
67
Définition : PROMOTEUR
= Segment d’ADN permettant le positionnement de l’ARN Polymérase au site d’initiation de la transcription (site +1) et orientant le déplacement de l’ARN Polymérase dans le sens de synthèse : de gauche à droite : de 5’ vers 3’.
68
Définition : Brin Matrice de l’ADN
- Le sens de déplacement de l’ARN Polymérase définit le brin qui sert de MATRICE.
=> L’ADN polymérase se déplace le long d’une molécule d’ADN double brin : enchaîne des ribonucléotides qui seront appariés à un des deux brins de l’ADN = le Brin Matrice.
69
Concernant le Brin d’ARN formé…
- Il est complémentaire, antiparallèle du Brin Matrice (= Brin antisens)
- Sa séquence est identique à celle du Brin Codant (= Brin Sens)
(T → U)
70
Définition : ARN Polymérase
= une enzyme complexe qui interagit avec l’ADN à l’aide d’une structure protéique formant une sorte de mâchoire.
Au cours de l’élongation : elle polymérise l’ARN en appariant les ribonucléotides au brin matrice : elle ouvre localement la double hélice et écarte les deux brins de l’ADN.
Le brin codant lui est non apparié sur une petite dizaine de nucléotides dans la « bulle » de transcription, puis la double hélice se reforme à l’arrière de l’enzyme.
71
Qu’est-ce qui fournit l’énergie nécessaire et suffisante à la Polymérisation ?
- Les précurseurs de l’ARN : les rNTPs parviennent au site catalytique par un tunnel et c’est :
L’hydrolyse de leur liaison phosphate qui fournit l’énergie nécessaire et suffisante à la polymérisation.
72
Différence entre ARN Polymérase/ADN Polymérase
° ARN Polymérase : savent que copier et ont donc besoin d’une Matrice.
° ADN Polymérase : ont pas besoin d’amorce et d’extrémité 3’OH libre pour la polymérisation.
73
Dans quel sens l’ARN Polymérase polymérise-t-elle ?
5’ → 3’
Elle allonge le brin d’ARN néoformé de son extrémité 5’ phosphate vers l’extrémité 3’OH.
=> Elle utilise comme précurseurs des Ribonucléosides Triphosphate : rNTP = ATP / GTP / CTP / UTP
74
De quoi sont capable certaines ARN Polymérases ?
De revenir en arrière, avec excision et élimination du nucléotide = correction d’erreur.
=> les ARN polymérases sont peu fidèles et peuvent introduire une erreur tout les 10^4 nucléotides enchainés.
75
Étape 1 de la Transcription : INITIATION
Similaire chez les Procaryotes et Eucaryotes.
=> reconnaissance du promoteur par le facteur Sigma = qui va donc augmenter l'efficacité de liaison de l'ARN polymérase au promoteur.
- Positionnée sur le promoteur, l’ARN Polymérase va commencer par ouvrir la double hélice autour du site d’initiation = site +1
= qui indique le désoxyribonucléotide qui va servir de matrice au positionnement du 1er ribonucléotide du brin d’ARN néosynthétisé.
76
Que fait l’ARN Polymérase après l’Initiation ?
Il démarre l’enchaînement des ribonucléotides, à partir du site +1.
77
Étape 2 de la Transcription : ÉLONGATION
Après polymérisation d’une dizaine de nucléotides, et relargage du facteur sigma, l’ARN Polymérase passe en mode ELONGATION.
L’ARN Polymérase progresse plus rapidement le long de l’ADN : en polymérisant en moyenne 50 ribonucléotides par seconde.
78
Étape 3 de la Transcription : TERMINAISON
=> après la polymérisation d’une séquence d’ARN particulière qui se replie dans l’espace : en formant une épingle à cheveux.
L’ARN Polymérase se décroche et libère l’ARN transcrit et l’ADN.
79
Qu’est-ce qu’on retrouve sur l’ADN, qui définit l’unité de transcription d’un gène ?
- un Promoteur : site d’initiation
- un site Terminateur
80
De quoi est constitué le Promoteur ?
De « boîtes » : assurant la fixation de l’ARN Polymérase et de son facteur Sigma
=> pour permettre l’initiation de la Transcription
° Boîtes ont toujours le même enchaînement de nucléotides :
En -35 TTAGACA
En -10 TATAAT (boîte de Pribnow)
En -25 TATA Box
En -80 CAAT
81
Quel ARN Polymérase qui produit les ARNm ?
L’ARN Polymérase II.
82
Par quoi sont synthétisés les ARN Ribosomaux ?
Par l’ARN Polymérase I : synthétise les ARN 5.8S, 18S et 28S.
83
Par quelle ARN Polymérase :
- sont synthétisés l’ARN Ribosomal 5S ?
- est réalisée la transcription des gènes d’ARN de Transfert ?
Par l’ARN Polymérase III.
84
Que faut-il pour positionner le complexe de Transcription sur le Promoteur ?
La Reconnaissance de la Boîte TATA située une trentaine de nucléotides en amont du site +1 : pour positionner le complexe de Transcription sur le Promoteur.
85
Que permet le facteur TFIIH ?
- il permet d’ouvrir la double hélice d’ADN : grâce à son activité d’hélicase.
- il phosphoryle la « queue » carboxyterminale de l’ARN Polymérase (CTD) : grâce à son activité kinase : qui déclenche le démarrage de la Transcription.
86
Définition : Enhancer
Une séquence régulatrice distale : qui permet une augmentation du taux de Transcription d’un gène.
87
Définition : Silencer
Une séquence régulatrice distale : qui permet une diminution du taux de Transcription d’un gène.
88
Définition : Nucléosomes
= Octamères d’Histones qui enroulent l’ADN et permettent sa compaction : pour une organisation optimale des chromosomes dans le noyau.
MAIS une accessibilité réduite de l’ADN à la machinerie de transcription.
89
Quelles enzymes agissent sur les Histones pour relâcher temporairement la structure compacte de la chromatine ?
=> les Histones Acétylases : HAT
90
Quelles enzymes favorisent la compaction et l’extinction de l’expression des gènes ?
=> Les Histones Déacétylases : HDAC
=> Les Histones Méthylases : HMT
- L’état silencieux pourra être renforcé et devenir durable.
91
Définition : Hétérochromatine
= des régions de l’ADN qui ne sont pas exprimées : occupent des positions périphériques dans les noyaux.
92
Définition : Euchromatine
= régions d’ADN activement transcrites : débordent à l’extérieur de leur territoire chromosomique.
93
La Maturation des ARNm chez les Procaryotes…
ARNm est directement produits dans le Cytoplasme où il est traduits dans la foulée, les ribosomes interviennent avant même que la transcription ne soit terminée.
94
La Maturation des ARNm chez les Eucharyotes…
Un ARN messager Eucaryote subira plusieurs modifications complexes avant de rencontrer un ribosome :
- la traduction a lieu dans le cytoplasme alors que la transcription intervient dans le noyau.
(Seuls les ARNm Matures quitteront le noyau vers le cytoplasme.)
95
Définition : ARNm Procaryote
- Polycistronique : possède plusieurs « cistrons » qui sont des séquences codantes = plusieurs protéines pourront être produites à partir de cet ARNm.
=> ARNm Procayote est directement traduit, puisque la traduction et la transcription sont couplées : toutes les deux dans le cytoplasme.
96
Définition : ARNm Eucaryote
- Monocistronique : porte l’information génétique pour diriger la production d’1 seule protéine.
° Ses extrémités sont modifiées :
- une COIFFE en 5’
- une QUEUE PolyA en 3’
=> La traduction a lieu dans le cytoplasme après que l’ARNm aura été exporté du Noyau vers le cytoplasme.
97
Concernant la Maturation des ARNm chez les Eucaryotes…
L’ARN pré-messager a une séquence identique à celle du brin codant du gène (sauf les U qui remplacent des T).
=> alterne des Exons et des Introns.
°Ces introns seront éliminés du transcrit final durant l’Épissage.
L’ARNm subit : un ajout en 5’ d’un nucléotide méthylé qui constitue une COIFFE & côté 3’ le transcrit mature est caractérisé par une QUEUE PolyA.
98
Concernant l’élimination des INTRONS…
=> Épissage
Les gènes transcrits par l’ARN Polymérase II contiennent :
Des séquences qui seront conservées dans l’ARN messager mature = EXONS et de séquences qui seront éliminées de l’ARNm = INTRONS.
L’identification, la délimitation et l’élimination des introns est co-transcriptionelle => au fur et à mesure de la progression de l’ARN polymérase : qui dépose des facteurs d’épissage aux sites des jonctions exons-introns.
=> intervention de différentes unités des complexes d’épissage = SPLICÉOSOMES.
99
Définition : Épissage Alternatif
= source de diversité phénotypique à partir d’un gène.
Épissage peut entrainer des « sauts » d’intron ou bien un exon mal identifié peut se retrouver éliminé s’il est pris entre deux introns excisés.
=> L’étiquetage des bornes entre les introns et les exons est donc critique pour l’épissage.
Le choix des bornes provoque des épissages alternatifs.
(utilisations alternatives de sites de polyadénylation pourront également contribuer à cette diversité : modifie l’ARNm final et les caractéristiques de la protéine synthétisée)
100
Qu’entraîne le choix alternatif de sites d’épissage ?
=> l’exclusion ou à l’inclusion de séquences dans les INTRONS ou dans les EXONS : augmentant ou diminuant respectivement la taille des séquences éliminées, ou conservées dans l’ARN messager mature.
101
Concernant les défauts d’Épissage…
Exemple : Thalassémies
- Exon Allongé
- Exon Supplémentaire
Des mutations touchant les sites d’épissage affectent la nature de la protéine codée.
=> Toute modification provoquée sur des sites d’épissage provoquera de lourdes de conséquences sur la production de protéines dont les modifications seront responsables de dysfonctions.
102
Définition : Thalassémie
= pathologies liées à des formes anormales de l’hémoglobine = maladies génétiques.
Parmi les mutations qui ont été identifiées dans la séquence ADN du gène, certaines sont à l’origine d’Épissages modifiés du transcrit codant pour la beta globine.
103
De quoi dépend la machinerie cellulaire permettant la traduction d’un ARNm ?
=> des Ribosomes : des usines résultant d’un assemblage de complexe de molécules d’ARN et de protéines.
104
Qu’est-ce qui est contenus dans les Ribosomes ?
Les ARNs « Ribosomaux » = produits par la Transcription de 2 sortes de gènes :
° gènes codant pour l’ARN 45S
° gènes codant pour l’ARN 5S
105
Comment sont générés les Nucléoles ?
=> Dans le Noyaux
= régions particulières où sont fabriquées les petites et grandes sous-unités des Ribosomes.
106
Combien de Nucléole retrouve-t-on par cellules humaines ?
=> 10 nucléoles par cellule humaine.
- Pas séparé du nucléoplasme par une membrane
107
Qu’est-ce qui constitue la petite sous-unité des Ribosomes ?
=> ARNs 18S
108
Qu’est-ce qui constitue la grande sous-unité des Ribosomes ?
=> ARN 5,8S et 28S
109
Combien de copies de gène retrouve-t-on chez l’ARNr 45S ?
=> 200 copies du gène codant l’ARNr 45S chez l’Homme, réparties sur 5 chromosomes différents.
110
Par quoi sont transcrit les gènes ?
Par l’ARN Polymérase I, avec une production de 10 millions de copies par génération cellulaire.
111
Que réalise l’ARN Polymérase III ?
=> réalise la transcription de divers gènes : qui vont permettre la production de l’ARN ribosomique 5S, des ARN de Transfert et de divers petits ARN :
- ARNsn U6 impliqué dans les processus d’épissage
- ARNsn 7S constituant majeur d’une ribonucléoprotéine = particule de reconnaissance du signal (SRP)
- plusieurs micro-ARN et petits ARN nucléolaires
112
Définition : ARN Ribosomal 5S
= un ARN ribosomal constitutif et nécessaire pour la formation de la GRANDE sous-unité des ribosomes.
Transcrit par l’ARN Polymérase III : intervient dans le noyau, hors nucléole.
L’ARN maturé et replié : rejoins le nucléole pour être assemblé aux autres ARN Ribosomaux = 28S et 5,8S, et à des protéines : former la GRANDE sous unité des ribosomes.
113
Définition : RIBOSOMES des Eucaryotes
=> 80S
° Formé de 2 sous-unités 60S et 40S
114
Qu’est-ce qui aboutit à l’association des 2 sous-unités Ribosomales ?
Dans le Cytoplasme : par le processus de Traduction
(Les 2 sous-unités ont été formées en périphérie du nucléole : par association des différents ARN ribosomaux avec des protéines, avant de quitter le noyau.)
115
Définition : ARN de Transfert
= des acteurs importants de l’expression de l’information génétique.
Grâce à leurs anticodons complémentaires des codons de l’ARNm, ils constituent les adaptateurs entre l'ARNm et la protéine en cours de synthèse au moment de la traduction effectuée par un ribosome.
=> un rôle clé pour la lecture et le décodage de l’information portée par l’ARN messager.
116
Combien de gènes dirigent la production d’ARNt ?
Environ 500 gènes, dans le génome humain
117
Par quoi sont transcrits les ARN de Transfert ?
=> par l’ARN Polymérase III : produit des précurseurs des ARNt
118
Après la Maturation, quelles structures adopte les ARNt ?
=> composés de 70 à 80 nucléotides :
après Maturation, vont adopter une structure complexe comportant plusieurs tiges-boucles / en feuillet de trèfle / tridimensionnelle en forme de L.
119
Par quoi se caractérisent les ARNt ?
Par la présence de nombreux nucléotides modifiés :
- la RIBORHYMIDINE et la PSEUDOURIDINE : un rôle dans la stabilisation de la structure tridimensionnelle.
- l’INOSINE, la 2-THIOURIDINE 4 et leurs dérivés,
localisés dans la boucle de l'anticodon : interviennent dans la lecture des codons de l'ARNm.
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Les 3 Mécanismes de la Traduction
La traduction d’un ARN messager suit un ordre précis d'événements : initiation, élongation, terminaison, qui peuvent intervenir de manière cyclique.
° Initiation : association des sous-unités d’un ribosome sur un ARNm
° Terminaison : correspond à la dissociation des sous-unités.
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Définition : Polysomes
= Plusieurs ribosomes qui se succèdent
- sur un ARNm pour en faire la traduction.
=> fréquemment cycliques
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INITIATION : démarrage de la Traduction
- La petite sous-unité 40S d’un ribosome = chargée par un aminoacyl-ARNt initiateur : l’ARNt-méthionine qui peut s’apparier à un AUG.
° AUG est un codon initiateur de la traduction.
Il annonce la lecture d’une phrase comme s’il en était la majuscule : toutes les protéines démarrent par une Méthionine en position Amino-Terminale.
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Avec quoi vont interagir la petite sous-unité et son aminoacyl-ARNt initiateur ?
La petite sous-unité et son aminoacyl-ARNt initiateur vont interagir avec l’extrémité 5’ coiffée de l’ARNm, aidée par des protéines eIF : facteurs de démarrage de la traduction.
Le complexe va se déplacer sur l’ARNm à partir de l’extrémité 5’ et scanner celui-ci jusqu’à trouver un AUG.
- La reconnaissance entraine l’hydrolyse d’un GTP et le recrutement de la grosse sous-unité 60S du ribosome.
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Que se passe-t-il une fois la grande sous-unité associée à la petite ?
=> l’AUG se retrouve dans le site P du Ribosome.
- Le ribosome va glisser le long de l’ARNm et effectuer une lecture et un décryptage triplet après triplet.
Son déplacement décale la position des triplets de nucléotides au sein de sites fonctionnels du ribosome.
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Combien de site de liaison à l’ARNm possède le Ribosome ?
Le ribosome possède un site de liaison à l’ARNm qui couvre 9 ribonucléotides avec ses 3 sites : E, P et A.
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Définition : Site A
= le site « aminoacyl ».
C’est dans ce site qu’un aminoacyl-ARNt interagit avec le codon exposé.
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Définition : Site P
= site « peptidyl » dans lequel se trouve le peptidyl-ARNt.
° Peptidyl-ARNt = l’ARNt dont l’anticodon interagit avec le triplet de nucleotides codant l’AA qui vient d’être incorporé dans la chaine polypeptidique en cours d’élongation.
(Dans le site P, l’ARNt porte le polypeptide en cours de synthèse.)
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Définition : Site E
= « exit » => le site de l’ARNt désacylé qui est prêt à être évacué.
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Par quoi se fait la reconnaissance du codon par l’Aminoacyl-ARNt ?
Grâce à l’appariement temporaire du codon avec l’anticodon porté sur la boucle de l’ARN de Transfert.
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ÉLONGATION : Synthèse du Polypeptide de la Traduction
Une fois le ribosome en place, un aminoacyl-ARNt va s’engager dans le site A de sorte que sa boucle anticodon soit en position antiparallèle avec l’ARNm.
L’appariement correct déclenche la formation de la liaison peptidique entre la Méthionine dans le site P et l’AA du site P.
=> La réaction est effectuée grâce à l’activité « peptidyl transférase » de la grosse sous-unité du ribosome.
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Combien d’AA le Ribosome enchaine-t-il ?
Environ 2 par minute.
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Cycle de réaction de la croissance de la chaîne polypeptidique :
1) Liaison de l’aminoacyl-ARNt dans le site A
2) Formation de la liaison peptidique
3) Décalage de 3 nucléotides en 3’ qui libère le site A.
- L’ARNt lié à la chaine polypeptidique se trouve alors en P.
- L’ARNt qui portait la chaine à l’étape précédente se retrouve en E et en est évacué.
=> Le cycle se répète à chaque addition d’un AA et le polypeptide s’allonge de son extrémité amino-terminale qui émerge vers l’extrémité carboxy-terminale.
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TERMINAISON de la Traduction
° Les trois codons STOP : UAA, UAG, UGA, signent l’arrêt de la Traduction = la fin d’une phase ouverte de lecture.
- Ils ne spécifient aucun Acide Aminé et n’ont donc pas d’ARNt équipé d’anticodon complémentaire.
=> Un codon STOP au niveau du site A provoque le recrutement d’un facteur protéique de « libération » qui entraine la Terminaison et la libération du polypeptide avec la formation de son extrémité carboxyle.
=> L’ARNm et les 2 sous-unités Ribosomales se séparent.
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Concernant l’adressage des protéines…
Il peut être :
- post-traductionnel
- co-traductionnel
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L’adressage Post-Traductionnel :
- La protéine repliée à l’issue de sa synthèse peut
demeurer dans le CYTOPLASME : si c’est une protéine destinée à y résider.
Elle présente des séquences spécialisées dans l’adressage vers des compartiments de la cellule :
Elle est reconnue et orientée spécifiquement vers le site de sa prise en charge : pore nucléaire => pour entrer dans le noyau ou la membrane mitochondriale externe pour rejoindre les mitochondries.
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L’adressage Co-Traductionnel :
=> à destination du Réticulum Endoplasmique : '
Le polypeptide en cours de synthèse présente un peptide signal d’adressage au RE : déclenche l’association du ribosome actif avec la membrane du RE et la translocation de la protéine sur le RE.
(la protéine peut suivre ensuite un transport centrifuge (par transport vésiculaire) l’expédiant en surface cellulaire via l’Appareil de Golgi ou vers les Lysosomes.)
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Certaines protéines synthétisées à partir de la Traduction d’un ARNm sont destinées à demeurer dans le cytoplasme…
Elles se replient au fur et à mesure de leur synthèse pour adopter une configuration spatiale fonctionnelle :
régions les plus hydrophobes se retrouvent enfouies dans le cœur des protéines globulaires.
=> Elles sont aidées pour cette mise en forme, par des protéines auxiliaires appelées « chaperonnes »
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Définition : Chaperonnes
=> de la famille des Hsp (pour protéine de choc thermique) :
prennent en charge la protéine dès sa sortie du ribosome et guident son repliement en consommant de l’ATP.
Certaines qui ont une curieuse forme en baril récupèrent les protéines mal conformées pour les enfermer et effectuer des cycles de re-conformation avant de les re-libérer.
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Définition : Protéine mal conformée
= Une telle protéine est inutile et potentiellement dangereuse : les protéines mal conformées, hydrophobes, oxydées, peuvent former des agrégats de gros volumes dans les cellules.
Ces agrégats peuvent engendrer des « protéinopathies » = maladies graves chez l’homme.
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Que se passe-t-il si une protéine est mal conformée ?
Les cellules ont développé des mécanismes puissants de contrôle de la qualité des protéines qu’elles synthétisent pour éviter de tels désastres.
=> Les chaperonnes recouvrent les protéines défectueuses et donc limitent leurs capacités d’agrégation, leur donnant une chance d’être « réparées ».
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Que se passe-t-il si le repliement de la protéine échoue ?
Si les tentatives pour replier les protéines échouent, les protéines sont étiquetées pour être « mises à la poubelle » = elles seront adressées au Protéasome où elle seront dégradées par PROTÉOLYSE.
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Définition : Adressage Nucléaire
Des séquences spécifiques : les NLS = signal de localisation nucléaire, vont conduire à la reconnaissance d’une protéine destinée au NOYAU par les systèmes de transports qui s’organisent au niveau des complexes des pores nucléaires.
Un récepteur spécialisé : importine, reconnait l’adresse NLS portée par la protéine et se charge de son transport vers le noyau grâce à des commutateurs biologiques.
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Définition : Adressage aux Mitochondries
=> Des enchaînements particuliers d’acides aminés formant une hélice alpha amphipathique amino-terminale d’une protéine l’identifient comme protéine à destination des mitochondries.
° 99% des protéines mitochondriales proviennent d’une synthèse cytoplasmique à partir de la traduction d’ARNm d’origine nucléaire.
° 1% des protéines mitochondriales provient d’une synthèse protéique qui intervient dans la mitochondrie, lorsque l’information génétique traduite est codée par le génome mitochondrial.
Concernant les protéines mitochondriales synthétisées dans le cytoplasme, leur « adressage » est donc intégré dans la séquence du polypeptide.
La présence d’un peptide d’une vingtaine d’AA en N- terminal formant une hélice alpha, induira une prise en charge par des chaperonnes et par des complexes de translocation localisés sur la membrane mitochondriale externe : qui guideront la protéine vers sa destination au sein des mitochondries.
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Que se passe-t-il si la protéine est destinée au RE ?
=> les Ribosomes en train de lire l’ARNm vont s’accoler à la surface du RE.
Ils donnent alors cet aspect rugueux, granuleux au REG observé en microscopie électronique.
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Exemple : COLLAGÈNE
= synthétisé par les fibroblastes.
Le ribosome qui fait la lecture de l’ARNm enchaine une séquence très particulière d’acides aminés qui constitue un signal d’adressage au RE = « peptide signal »
- Il est positionné en N-terminal pour les protéines transloquées dans la lumière du RE.
= déclencher une reconnaissance par un système impliquant un récepteur et un translocateur.
Cette reconnaissance interrompt temporairement la traduction de l’ARNm, le temps pour le ribosome de s’accoler à la membrane et de se positionner au dessus du translocateur.
Le ribosome immobilisé reprend la lecture de l’ARNm et va obliger le polypeptide en cours de synthèse à se glisser dans le canal aménagé par le translocateur.
=> la protéine sera poussée au fur et à mesure de l’addition de nouveaux acides aminés vers la lumière du RE.
La signal-peptidase va ensuite intervenir pour couper le peptide signal qui servait d’amarre au translocateur.
° La protéine se retrouve ainsi libérée dans la cavité du RE.
° Le ribosome se désolidarise : les petites et grosses sous-unités retournent dans le pool de ribosomes qui attendent un nouveau travail de traduction à effectuer.
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La Protéine Transmembranaire
= Protéine traversant une fois la bicouche : dans la membrane ou dans les citernes du RE.
Elle possède une séquence signal qui déclenche sa translocation et dans sa séquence elle a un enchainement particulier d’acides aminés qui vont bloquer le polypeptide au moment de son passage = signal de rétention qui déclenche l’arrêt du transfert.
Alors que le polypeptide glissait dans le translocateur, le passage de cette succession d’acides aminés produit une interaction forte avec la bicouche et sa rétention.
=> Le polypeptide se retrouve coincé.
Le ribosome poursuit sa traduction coté cytoplasme et une signal peptidase élimine le peptide signal du coté du RE.
=> une extrémité de la protéine est libérée dans la lumière du RE, tandis que l’autre reste dans le cytoplasme.
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Le RE est considéré comme point de départ de quoi ?
Considéré comme un point de départ de la synthèse et de l’adressage de très nombreuses protéines : qui participeront au phénotype cellulaire et tissulaire.
