Filière SVI Semestre 5
Module M32: Biologie Moléculaire
Recommandations
Plan
1- Introduction : Le Dogme Central 2- La réplication (Rappels)
3 - la transcription
3.1 – Introduction : particularités du génome eucaryote 3.2 – L’i itiatio de la t a sc iptio
3.3 – L’ lo gatio de la t a sc iptio
3.4 – Les modifications post-transcriptionnelles
4 - La traduction
4-1. L’appa eil de t aductio et so fo ctio e e t 4-2. Les étapes de la synthèse protéique
5- Les mutations et leurs conséquences
6- Régulation génétique chez les bactéries (opéron Isoleucine et
Le dogme central
Le flu de l’i fo atio g ti ue
La réplication est une réaction rapide et la vitesse varie entre les eucaryotes et les procaryotes:
- Chez les procaryotes (Ex: E. Coli ) le génome se réplique en 42 min
- Chez les eucaryotes (Ex: H. Sapiens) le génome se réplique en 8 heures
Un gène est une unité d'information ; une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse régulée d'une chaîne de polypeptides ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel.
Gène # Unité de transcription
P: région d’ADN qui possède des éléments de séquence nécessaires à la mise en place du complexe d’i itiatio à la transcription
R: Régions impliquées dans le régulation de l’e p essio des gènes
Chez les bactéries, le promoteur est constitué des régions consensus (TTGACAT) et (TATAAT).
ce sont des motifs communs (consensus) comportant entre six et sept paires de bases appelés respectivement séquence -10 (TATA) et -35.
Au niveau de ces consensus il y a des éléments invariants mais on constante que si on modifie par mutations les séquences consensus il y a altération de la transcription.
La région entre les 2 boites -10 et -35 est importante car si on modifie cette distance en réalisant des délétions il ’ a plus de transcription. Cette distance permet de positionner correctement le complexe d’i itiatio de la transcription.
Certains promoteurs sont dits forts/faibles : les promoteurs forts sont les séquences -10 et -35 qui sont proches du site +1 et qui assurent l’i itiatio très efficace de la transcription ; les promoteurs faibles ont une efficacité moins importante et on les trouve généralement loin du site +1.
Chez les eucaryotes, les facteurs généraux de la transcription se fixent sur le promoteur
situé en amont de la région transcrite. Le complexe de pré- initiation (PIC) est
constitué des facteurs généraux sur lesquels se met en place l’ARN polymérase.
Il y aura des contacts
protéine/protéine et
protéine/ADN. Les facteurs de transcription sont des protéines modulaires avec un domaine d’activation DA et un domaine de fixation à l’ADN DBD.
Type III:
ARNt ARNr 5S snRNA & scRNA Type II:
hnRNA snRNA
Type I: ARN ribosomique 5,8S
18S 28S
Les règles de la transcription
Les ARN sont synthétisés par copie d’u des 2 brins de l’UT et ce ’est pas toujours le même brin qui est copié tout au long de la molécule d’ADN.
Les règles de la transcription
Les règles de la transcription
1 2 3
Au lieu d'être reliés par une liaison ester-phosphorique entre le groupement OH porté par le carbone 3' du ribose du nucléotide à guanine et l'acide phosphorique alpha du premier nucléotide de l'ARN natif, les deux nucléotides sont reliés par une liaison anhydride d'acide entre les acides phosphoriques des deux nucléotides.
Le cycle imidazole de la guanine terminale est méthylé sur son azote 7.
Le ribose du premier nucléotide de l'ARN natif est méthylé sur
Pour ajouter la coiffe, un complexe multienzymatique exerce trois activités :
1- L’h d ol se du phosphate γ du nucléotide 5’ terminal du transcrit primaire
2-Le transfert sur le phosphate β restant d’u guanylate à partir d’u GTP 3- la méthylation de ce guanylate sur l’azote n°7.
Protection de l’e t it 5 ’ des ARNm contre l’actio des Rnases
Rôle au cours du transport des ARNm du noyau vers le cytoplasme
Rôle important au cours de l’i itiatio de la traduction
Protection de l’ ARNm contre les dégradations en 3 ’
Lo s u’elle sera le messager vieilli sera détruit totalement pour être remplacé par un messager neuf: La longueur du Poly A définit la durée de vie de l'ARNm
Facilite le transport de l’ ARNm vers le cytoplasme
• La queue polyA est très importante pour les biologistes moléculaire car elle est très utile pour séparer des ARNm d'autres ARN grâce à des colonnes d'oligo-dT (ou U) Sépharose et elle permet aussi la synthèse d'ADNc en appariant un fragment dT qui sert d'amorce à la reverse transcriptase
• Les histones!!!!!
Epissage
Les introns, parties non codantes des gènes des eucaryotes, sont coupés (excision) de la structure primaire des RNA au cours de la maturation des messagers.
Les exons, parties codantes, sont ensuite liés entre
eux bout à bout (épissage), pour établir la séquence
primaire du RNA messager.
La snRNA U1 s'associe au site Guanosyl-Uridyl à l'extrémité 5' (5'GU) de l'intron,
La snRNA U2 se fixe sur le point de branchement situé à une distance de 20-40 nucléotides de la paire AG qui forme l'extrémité 3' de l'intron
Les snRNAs U4 et U6 s'associent par un long appariement puis le snRNA U5 se lie aux deux
précédents créant le
complexeU4/U5/U6. De plus U6 se fixe sur U2 tandis que U5 va se fixer sur l'extrémité 3' de l'exon à proximité de U1 (le splicéosome est alors au complet), rapprochant
U1 est libéré, U5 glisse sur l'intron et U6 se fixe à l'extrémité 5' du site de clivage
U4 est libéré, U6 et U2 catalysent la réaction de transestérification et l'extrémité 5' de l'intron est coupée. Se forme une structure en boucle appelée lasso.
l'extrémité 3' de l'intron est coupée, ce qui libère l'intron.
Ensuite, les exons sont liés. Enfin, le complexe se dissocie.
L'épissage alternatif est le processus qui permet à un
même gène de générer différents transcrits selon la
combinaison des exons qui formeront l'ARN messager
1 : site d'épissage alternatif 5'
2 : site d'épissage alternatif 3'
3 : rétention d'intron
4 : exclusion mutuelle d'introns
5 : exclusion / inclusion d'exon
L’ pissage alte atif chez l’Ho e est u e gle, et o pas une exception
un gène peut générer des protéines aux fonctions biologiques différentes. Ex: le gène codant pour le récepteur aux oestrogènes alpha. Par épissage alternatif, la protéine produite peut changer de taille et de localisation dans la cellule; le récepteur dit canonique, d’u poids moléculaire de 66 kiloDaltons (kDa), se trouve dans le noyau où il active l’e p essio d’u grand nombre de gènes en réponse à l’est og e. En revanche le récepteur de 36 kDa est cytoplasmique, assurant ainsi les effets non génomiques de l’ho o e estrogénique.
La majorité des gènes possèdent en moyenne une dizaine
d’e o s, les possibilités du saut ou d’i clusio des exons
alternatifs sont donc quasi-illimitées. Ainsi, chaque gène
peut produire potentiellement des dizaines, voire des
centaines de transcrits distinctifs. Un gène comme
DSCAM, impliqué dans l’adhésion cellulaire, peut produire
plus de 15.000 transcrits différents
un même gène peut donner naissance à des protéines
aux fonctions opposées au sein d’u processus
physiologique. Par exemple, les différentes isoformes
générées par épissage alternatif du facteur de
croissance des cellules endothéliales vasculaires
(VEGF) sont capables de se lier à leur récepteur avec la
même affinité, mais elles ne l’active t pas
complètement de la même manière. Ainsi, l’ isoforme
VEGF-165b inhibe les effets pro7 angiogéniques
(favorisant la formation de nouveaux vaisseaux
sanguins) médiés par l’ isoforme VEGF-165.
Parfois, la diversité fonctionnelle offerte par l’ pissage alternatif peut affecter des processus biologiques complètement différents.
Par exemple, les transcrits primaires du gène CALCA
produisent, par épissage alternatif dans la glande
thyroïdienne, la Calcitonine (CT), une hormone impliquée
dans le métabolisme du phosphore et du calcium. En
revanche, dans le système nerveux central, les transcrits
CALCA produisent un peptide nommé CGRP, un
vasodilatateur et médiateur de la douleur
L’a cie dogme basé sur l’h poth se « un gène, une protéine, une fonction » ’est plus concevable.
Aujou d’hui, un gène correspond à un ensemble de fonctions souvent différentes et parfois opposées.
La fonction d’u « gène » ne peut donc être
réellement appréhendée u’e analysant la
fonction de chacun de ses variants d’ pissage .
Type III:
ARNt ARNr 5S snRNA & scRNA Type II:
hnRNA snRNA
Type I: ARN ribosomique 5,8S
18S 28S
Procaryotes
Eucaryotes Pre ARNr
Pre ARNr
ARNr mature
ARN pol I
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
Ribonucléases spécifiques Ribonucléases spécifiques
ADN
Type III:
ARNt ARNr 5S snRNA & scRNA Type II:
hnRNA snRNA
Type I: ARN ribosomique 5,8S
18S 28S
G e de l’ ARNr 5S:
-ARNr 5S seul dans une petite UT -UT répétée en tandem
Gènes des ARNt : - Gènes répétés
- Certains sont interrompus par un intron
ARN pol III
Coupure
Exonucléase
Ajout de la CCA
Modification de certaines bases
Splicing
Dihydrouridine
Inosine
Pseudouridine
Ribothymidine
Epissage
