Asselin 4- Traduction + Fin transcription eucaryote

Question 1

Explique la reconnaissance d’un promoteur pour les ARN polymérases chez les eucaryotes

Answer 1

• Les ARN polymérases eucaryotes ne peuvent
  reconnaître directement leurs promoteurs.
• Des facteurs de transcription généraux sont
  toujours requis afin de permettre la liaison de
  l’ARN polymérase au bon promoteur et
  d’initier la transcription, quelque soit
  l’identité du gène impliqué.

Question 2

Explique la reconnaissance du promoteur dans le cas de l’ARN polymérase 2

Answer 2

• In vitro, ordre défini de facteurs de
  transcription généraux afin d’assurer le
  recrutement de l’ARN polymérase II et
  l’initiation de la transcription.
  – TFIID lie la boite TATA par
  l’intermédiaire de la sous-unité
  TBP.
  – TFIIA et TFIIB forment un complexe
  avec TFIID.
  – Le complexe lie l’ARN polymérase II
  lié à TFIIF.
  – L’addition de TFIIE et TFIIH
  complète le complexe de pré- initiation.
• In vivo, des protéines affectant la
  structure de la chromatine, des
  facteurs de transcription régulateurs et
  des co-activateurs facilitent
  l’assemblage

Question 3

Explique le rôle de TBP (ARN polymérase 2)

Answer 3

– Lie la boite TATA des
promoteurs de l’ARN
polymérase II, et le sillon
mineur de l’ADN
– Lie de nombreux facteurs de
transcription par sa surface
convexe
– Induit un pli dans l’ADN
– Peut aussi lier des protéines
associées à des promoteurs
sans boite TATA (RNA
polymérase I et III), sa
spécificité dépendant de ces
interactions

Question 4

Quel est le rôle de TFIIH

Answer 4

– Activité hélicase qui déroule
l’ADN et ouvre les deux brins
– Activité kinase qui phosphoryle la queue C-terminale de la grosse sous-
unité de l’ARN polymérase II (sur Ser et Thr), permettant le
relâchement de celle-ci du
promoteur
– TFIIH permet donc de passer d’un complexe de pré-
initiation à un complexe d’initiation.

Question 5

Explique les fonctions des 3 ARN polymérase dans la TERMINAISON de la transcription eucaryote

Answer 5

• ARN polymérase I
  – Un facteur protéique reconnaît un signal de
  terminaison de 18 nt dans l’ARN.
• ARN polymérase II
  – Clivage du transcrit 10-35 nt en aval du signal de
  polyadénylation AAUAAA, et addition d’un queue
  polyA. L’ARN polymérase II continue la transcription
  au-delà du site de clivage.
• ARN polymérase III
  – Courte série de Us sans besoin de protéines
  auxiliaires

Question 6

Nomme et donne les fonctions de tous les ARN

Answer 6

• ARN codant:
  – ARN messager (ARNm): information qui dicte la séquence d’acides aminés durant la synthèse du
  polypeptide. (20,225 gènes chez l’homme)
• ARN non codant: (37,595 gènes chez l’homme)
• Impliqué dans la traduction
  – ARN de transfert (ARNt): amène l’acide aminé correct à l’ARNm et à la chaîne polypeptidique en
  croissance
  – ARN ribosomal (ARNr): constituant des ribosomes, le site de la synthèse protéique
• Impliqué dans les modifications de l’ARN
  – snoARN (small nucleolar ARN, contrôle de la production d’ARNr)
  – snARN (small nuclear ARN, contrôle de l’épissage)
• Impliqué dans l’expression des gènes
  – MicroARN (miARN): régulateur de la traduction et stabilité des ARNm
  – Petits ARN interférents (siARN): inhibiteur de la production de virus
  – piARN: inhibiteur de transposition dans les lignées germinales
  – lncARN (long non-coding ARN): régulation de la transcription, de la chromatine
  – ARN circulaire (circARN): régulation de l’expression des gènes
  – ARN Enhancer (eRNA): régulation de l’expression des gènes

Question 7

Donne la définition de :Modifications post-transcriptionnelles des ARNs eucaryotes

Answer 7

• Changements chimiques des ARNs primaires
  eucaryotes nécessaires avant que ceux-ci
  soient fonctionnels

Question 8

Explique les 4 type d’ARNr dans la Modifications post-
transcriptionnelles des ARNr

Answer 8

– 18S fait partie de la petite
sous-unité ribosomale.
– 28S, 5.8S et 5S font partie
de la grosse sous-unité
ribosomale.
– 150 à 200 copies
arrangées en tandem (sur
différents chromosomes
(5 chez l’homme)) d’un
gène ribosomal encodant
un ARN précurseur
composé des ARNr 18S,
5.8S et 28S, séparés par
des intervalles transcrits

Question 9

Explique les étapes de la Modifications post-
transcriptionnelles des ARNr

Answer 9

• L’ARN polymérase I transcrit l’unité
  de transcription du pré-ARNr dans
  le nucléole.
• Le pré-ARNr est clivé pour enlever
  les intervalles transcrits.
• Le pré-ARNr est modifié par ajout
  de groupements méthyl surtout
  sur les riboses des ARNr 28S, 18S et
  5.8S, ce qui les protègeraient du
  clivage.
• La méthylation et le clivage sont
  guidés par des snoARNs (small
  nucleolar RNAs) qui lient des
  régions complémentaires de
  l’ARNr et ciblent des endroits
  spécifiques pour ces modifications.
• 52% du pré-ARNr est conservé.

Question 10

Décrit c’est quoi un ARNt et par quelle ARN est il produit

Answer 10

• Plusieurs ARNt différents produits dans une
  cellule
• L’ARN polymérase III transcrit l’unité de
  transcription du pré-ARNt.
• Un ARNt mature de 70-90 nt est chimiquement
  modifié, et forme une structure secondaire en
  feuille de trèfle, causée par l’appariement de
  bases entre séquences complémentaires (forme
  plusieurs boucles en épingle à cheveux).

Question 11

Explique les étapes des Modifications post-
transcriptionnelles des ARNt

Answer 11

• L’ARN polymérase III transcrit l’unité de
  transcription du pré-ARNt.
• 4 modifications du pré-ARNt:
  – À l’extrémité 5’, enlèvement d’une
  séquence de tête de 16 nt
  – À l’extrémité 3’, enlèvement des
  deux nt terminaux et
  remplacement par CCA
  – Modifications chimiques de 10- 15% des nt de l’ARNt: méthylation
  de bases et de sucres, création de
  bases inhabituelles comme
  ribothymine, pseudouridine,
  inosine
  – Enlèvement d’une séquence
  interne, un intron ARN de 14 nt,
  pour certains ARNt: clivage précis
  par une ARN endonucléase et
  ligation par une ARN ligase

Question 12

Explique ce que sont Modifications post-transcriptionnelles des ARNm (bactérie vs eucaryote)

Answer 12

• Chez les bactéries:
• ARNm prêt à être traduit
  même avant la fin de la
  transcription (transcription- traduction couplée)
• Chez les eucaryotes
• ARN synthétisé par l’ARN
  polymérase II en pré-ARNm
  – Transcrit primaire de longueur
  variable (ARN nucléaire
  hétérogène)
  – Pré-ARNm modifié en ARNm
  pour être traduit
• Pose de la coiffe
• Polyadénylation
• Épissage

Question 13

Explique le rôle de la coiffe dans les Modifications post-transcriptionnelles des ARNm

Answer 13

• Pose de la coiffe:
  – Ajout d’un nucléotide (nt)
  modifié (guanosine méthylé en
  position 7 de l’anneau purine)
  par lien 5’-5’ avec le premier nt
  du transcrit primaire, peu après
  l’initiation
  – Méthylation possible des
  riboses du premier et
  deuxième nt de l’ARN
  – Rôle de la coiffe:
  * Stabilité de l’ARNm en
  protégeant de la dégradation
  par des nucléases
  * Signal assurant le
  positionnement de l’ARNm sur
  le ribosome lors de l’initiation
  de la traduction

Question 14

Explique le rôle de la polyadénylation dans les Modifications post-transcriptionnelles des ARNm

Answer 14

• Polyadénylation: création des extrémités
  3’ des ARNm.
  – Clivage de l’ARN 10-35 nt en aval
  d’une séquence de polyadénylation
  AAUAAA et en amont d’une
  séquence G/U
  – Addition de 50 à 250 A par une
  polyA polymérase qui catalyse
  l’addition de A sans avoir besoin de
  matrice
  – Rôle de la queue polyA:
  * Stabilité de l’ARNm en
  protégeant de la dégradation
  par des nucléases
  * Signal reconnu par des
  protéines permettant
  l’exportation de l’ARNm du
  noyau au cytoplasme
  * Signal reconnu par le ribosome
  indiquant que l’ARNm peut être
  traduit

Question 15

Explique ce qu’est : Épissage: mARN de la β-globine dans dans les Modifications post-transcriptionnelles des ARNm

Answer 15

• Les précurseurs de la plupart
  des ARNm contiennent des
  introns, séquences présentes
  dans le pré-ARNm qui
  n’apparaissent pas dans l’ARNm
  mature fonctionnel.
• Les séquences apparaissant
  dans l’ARNm final sont les
  exons.
• Le processus d’enlever les
  introns et de lier les exons se
  nomme épissage.
• Près de 15% des maladies
  humaines héréditaires sont
  causées par des défauts
  d’épissage.

Question 16

montre comment Le nombre d’introns
varie grandement d’un
gène à l’autre (épissage)

Answer 16

• β-globine: 2 introns; 3
  exons
• Insuline: 2 introns; 3
  exons
• β-actine: 5 introns; 6
  exons
• Albumine: 14 introns; 15
  exons
• Thyroglobuline: 36
  introns; 37 exons
• Titine: 233 introns; 234
  exons

Question 17

C’est quoi l’épissage (sans mécanisme)

Answer 17

– Des séquences de l’intron au site
d’épissage 5’ et au site d’épissage 3’
assurent la précision de l’épissage, c’est- à-dire où les deux extrémités d’un
intron seront clivées.
– Le retrait des introns est catalysé par un
spliceosome, un complexe contenant 5
types de snARNs (small nuclear ARNs)
associés à des protéines (snRNPs).
– Les snARNs sont impliqués dans la
reconnaissance des sites d’épissage,
dans l’assemblage du spliceosome et
dans la catalyse de l’épissage.
– Séquences de l’intron conservées:
* L’extrémité 5’ d’un intron commence
par les nt GU, et l’extrémité 3’ par les nt
AG, en plus de quelques nt conservés à
proximité.
* Une boite de branchement en amont
de l’extrémité 3’ est conservée.

Question 18

Explique les étapes de l’épissage dans les Modifications post-transcriptionnelles des ARNm

Answer 18

• L’épissage survient suite à la liaison
  séquentielle de snRNPs au pré-ARNm.
  – Liaison du snRNP U1 à la jonction 5’ de
  l’intron par pairage
  – Liaison du snRNP U2 à la boite de
  branchement
  – Liaison des snRNPs U4/U6 et U5 qui
  rapprochent les extrémités de l’intron par
  des interactions entre les snRNPs U1 et U2
  – Clivage de l’extrémité 5’ de l’intron
  – Jonction de l’extrémité 5’ avec un nt A
  localisé dans la boite de branchement, et
  création d’un lasso
  – Clivage de l’extrémité 3’ de l’intron
  – Relâchement et dégradation de l’intron
  sous forme de lasso, et ligation des exons
  – Liaison d’un complexe de jonction des
  exons (EJC) entre les exons soudés (rôle
  dans l’exportation efficace des ARNm du
  noyau, dans la localisation et la traduction
  des ARNm, et dans la dégradation des
  ARNm (NMD)

Question 19

Explique le rôle des introns dans les Modifications post-transcriptionnelles des ARNm

Answer 19

Rarement, peuvent donner des produits
fonctionnels (snoARN, protéines)
Permet l’épissage alternatif par
utilisation de différentes combinaisons
d’épissage (saut d’exon, site alternatif
d’épissage, intron retenu, exons
mutuellement exclusifs)
* Utilisation de séquences qui
activent (splicing enhancer) ou
inhibent (splicing silencer)
l’utilisation de sites d’épissage
* Production de centaines de
milliers de protéines à partir
d’un nombre restreint de gènes
(90% des 20,000 gènes encodant
des protéines)

Permet l’évolution de nouveaux gènes
par des événements de recombinaison
entraînant de nouvelles combinaisons
d’exons (exon shuffling), ou une
duplication d’exons

Question 20

Donne un Exemple d’épissage alternatif Forme sécrétée ou membranaire des IgM

Answer 20

• Épissage alternatif: utilisation de
  certains sites d’épissage au lieu
  d’autres, et création de protéines
  avec des fonctions différentes
• Plus de la moitié des gènes sont
  sujets à l’épissage alternatif.
• Exemple de l’immunoglobuline M
  (IgM):
  – IgM sous deux formes
  (sécrétée ou membranaire)
  – Le gène possède deux sites de
  polyadénylation alternatifs.
  – L’épissage alternatif produit
  une protéine avec un domaine
  transmembranaire, ou une
  protéine sécrétée.

Question 21

Que fait le domaine c-terminale de l’ARN polymérase 2

Answer 21

coordonne co-transcriptionnellement les modifications de l’ARN par l’intermédiaire de répétitions phosphorylées sur Sérines.

• Domaine C-terminal de l’ARN polymérase II

– 57 répétitions de 7 acides aminés (Tyr-
Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)

– Code CTD: phosphorylation
différentielle créant une plateforme
d’interactions avec des complexes
protéiques assurant la formation de la
coiffe, l’épissage et la polyadénylation

• Exemple:
  – Phosphorylation sur Ser5: recrutement
  du complexe formant la coiffe
  – Phosphorylation sur Ser5 et Ser2:
  complexes d’épissage recrutés
  – Phosphorylation sur Ser2 et Thr4:
  complexes de polyadénylation
• Changements des patrons de
  phosphorylation durant la transcription

Question 22

Dans le Métabolisme de l’ARNm explique ce qu’est la stabilité des ARN

Answer 22

– ARNt et ARNr stables
– Demi-vie des ARNm variable et régularisée
(séquences AU-riches et gènes immédiats
précoces impliqués dans la prolifération cellulaire)

Question 23

Quelles sont les 5 composantes importantes de la traduction

Answer 23

• Ribosomes
• ARNt
• Aminoacyl-ARNt synthétases
• ARNm
• Facteurs protéiques

Question 24

C’est quoi la fonction des ribosomes

Answer 24

– responsable de la
synthèse des polypeptides
* Oriente l’ARNm et les ARNt
dans la bonne relation l’un
par rapport à l’autre
* Catalyse la formation des
liens peptidiques entre
acides aminés

– Composé d’ARNr et de
protéines formant deux
sous-unités (40S (30S) et
60S (50S))
– ARNr catalyseur du lien
peptidique (ribozyme)
– 4 sites de liaison:
* Pour l’ARNm
* Pour l’ARNt nouvellement
arrivé (site A (aminoacyl))
* Pour l’ARNt portant la
chaine polypeptidique
(site P (peptidyl))
* Pour l’ARNt déchargé (site
E (exit))

Question 25

Explique la fonction de l’ARNt

Answer 25

– Adaptateur qui sert
d’intermédiaire entre
l’acide aminé et l’ARNm
– Chaque adaptateur
possède deux sites, un
qui lie l’acide aminé,
l’autre (anticodon) qui
reconnaît l’ARNm et la
séquence codant pour
l’acide aminé (codon).
– Chaque ARNt ne lie qu’un seul
acide aminé.
– L’ARNt est lié à l’acide aminé par
un lien ester entre l’acide aminé et
le 3’-OH du A de l’extrémité 3’ des
ARNt.
– L’acide aminé pour chaque ARNt
est choisi par les enzymes
catalysant la formation du lien
ester (20 aminoacyl-ARNt
synthétases).
– L’anticodon est une séquence de 3
nt de l’ARNt complémentaire à un
ou plusieurs codons de l’ARNm.
– Un ARNt peut reconnaître plus
d’un codon grâce à une flexibilité
de pairage avec la 3e base du
codon (« wobble »): un ARNt peut
reconnaitre plus d’un codon.

Question 26

C’est quoi qui permet le « wobble ».

Answer 26

Un appariement de bases différent entre
codons et anticodons

Question 27

Explique Lien ester entre ARNt et acide aminé des Aminoacyl-ARNt synthétases

Answer 27

– Lient les acides aminés
appropriés aux ARNt
correspondant
– Une aminoacyl-ARNt
synthétase pour un acide
aminé (20)
– Catalysent la formation
d’un lien ester entre
l’acide aminé et l’ARNt

Question 28

Explique l’Activation d’un acide aminé par l’aminoacyl-ARNt synthétase

Answer 28

– L’acide aminé et l’ATP lient
le site actif de l’enzyme.
– L’ATP est hydrolysé avec
relâche de pyrophosphate,
entraînant la liaison de
l’AMP et de l’acide aminé
au site actif.
– L’AMP est déplacé par
l’ARNt, créant ainsi un
ARNt aminoacylé.
– L’ARNt aminoacylé est
relâché de l’enzyme.

Question 29

Explique ce que font les ARNm dans la traduction

Answer 29

• L’ARNm apporte l’information encodant le polypeptide au ribosome.
• L’ARNm dirige l’ordre dans lequel les acides
  aminés sont liés durant la synthèse protéique.
• Structure de l’ARNm:
  – Procaryote:
• Région 5’ non-traduite avec site de
  liaison du ribosome
• Site d’initiation de traduction AUG (le
  plus souvent)
• Séquence codante suivie d’un codon
  d’arrêt de traduction (UAG, UAA,
  UGA)
• Région 3’ non-traduite
  – Eucaryote:
• Coiffe et région 5’ non-traduite
• Site d’initiation de traduction AUG (le
  plus souvent)
• Séquence codante suivie d’un codon
  d’arrêt de traduction (UAG, UAA,
  UGA)
• Région 3’ non-traduite et queue
  polyA

Question 30

Explique la Reconnaissance de l’orientation de

l’ARNm par les ribosomes (chez eucaryotes vs procaryotes)

Answer 30

• Procaryotes:
  – Site de liaison du
  ribosome (séquence
  Shine-Dalgarno) de 3 à 9
  purines dans la région 5’
  non-traduite un peu en
  amont du codon
  d’initiation AUG. Région
  complémentaire à une
  séquence riche en
  pyrimidines de l’ARNr 16S
  retrouvé dans la petite
  sous-unité ribosomale
• Eucaryotes:
  – Coiffe

Question 31

Explique les étapes de la traduction et l’utilisation de facteurs protéiques

Answer 31

• Étapes de la traduction:
  – Initiation
  – Élongation
  – Terminaison
• Des facteurs protéiques
  sont requis pour
  l’initiation, l’élongation
  et la terminaison des
  chaines
  polypeptidiques.

Question 32

Explique l’Initiation de la traduction chez les bactéries

Answer 32

• Trois facteurs d’initiation (IF1,
  IF2-GTP, IF3) lient la petite sous- unité ribosomale 30S.
• IF2-GTP permet la
  reconnaissance spécifique des
  ARNt avec méthionine formylée.
• L’ARNt initiateur, portant une
  méthionine formylée, et l’ARNm
  lient 30S, pour former le
  complexe d’initiation 30S, en
  relâchant IF3. L’ARNt initiateur se
  retrouve au site P.
• La grosse sous-unité ribosomale
  50S lie 30S pour former le
  complexe d’initiation 70S,
  entraînant l’hydrolyse de GTP et
  le relâchement de IF2 et IF1.

Question 33

Explique Initiation de la traduction chez les eucaryotes (différence avec bactérie)

Answer 33

• Différences avec les
  bactéries:
  – ARNt initiateur porte
  une méthionine non
  formylée
  – Sous-unités ribosomales
  plus grosses
  – Différents facteurs
  d’initiation (eIF)

Question 34

Explique les étapes de l’Initiation de la traduction chez les eucaryotes

Answer 34

– Facteur d’initiation eIF2 avec GTP
liant l’ARNt initiateur
– Formation d’un complexe de
préinitiation 43S (ARNt initiateur,
facteurs d’initiation, petite sous- unité ribosomale) liant l’ARNm
– eIF2-GTP hydrolysé en GDP et
perte des facteurs d’initiation
– La petite sous-unité ribosomale
portant l’ARNt initiateur parcourt
l’ARNm jusqu’au premier codon
AUG habituellement. L’AUG est
précédé d’une séquence
conservée (séquence de Kozak
consensus, ACCAUGG).
– Appariement de l’ARNt à AUG et
recrutement de la grande sous- unité ribosomale (hydrolyse de
GTP)

Question 35

Comment que L’extrémité 3’ des ARNm peut promouvoir l’initiation de la traduction.

Answer 35

• Interaction entre
  – Protéine liant la queue
  polyA (PABP)
  – Facteur d’initiation de
  traduction (eIF4G)
• Promotion de
  l’initiation de la
  traduction
• Stabilisation des
  extrémités 5’ et 3’ des
  ARNm

Question 36

Explique le mécanisme général de l’ Élongation de la chaîne polypeptidique chez les bactéries

Answer 36

– Liaison de l’ARNt aminoacylé au site
A (facteur d’élongation et hydrolyse
de GTP nécessaires)
– Formation du lien peptidique entre
le groupe carboxyl de l’acide aminé
au site P et le groupe amino de celui
du site A pour former le peptidyl
ARNt (catalysé par l’ARNr 23S
(ribozyme) de la grosse sous-unité).
L’énergie est fournie par le lien ester
ARNt-acide aminé) qui se retrouve au
site A.
– Translocation: l’ARNm avance de trois
nt, le peptidyl ARNt en A se déplace
au site P et l’ARNt vide se déplace au
site E (besoin d’un facteur
d’élongation et d’hydrolyse de GTP).
– Plusieurs ribosomes peuvent être
attachés au même ARNm
(polyribosome).

Question 37

Explique le mécanisme de Terminaison de la chaîne

polypeptidique chez les bactéries

Answer 37

– Les codons de terminaison
UAG, UAA et UGA ne sont
pas reconnus par des ARNt.
– Un fois au site A, des facteurs
de largage avec GTP lient le
codon de terminaison.
– Cette liaison entraine le
relâchement du polypeptide
de l’ARNt peptidyl par clivage
hydrolytique et hydrolyse de
GTP.
– Le ribosome se dissocie.

Question 38

Nomme les type de mutation dans la traduction

Answer 38

• Types de mutation affectant
  une paire de bases:
  – Substitutions:
• Mutation faux-sens
• Mutation non-sens
• Mutation silencieuse
  – Insertions ou délétions:
• Changement de cadre de lecture
• Types de mutations affectant
  de longs segments d’ADN:
  – Insertion et délétion
  – Duplication
  – Inversion
  – Translocation réciproque entre
  chromosomes

Question 39

Explique Contrôle de la qualité des ARNm: Dégradation des ARNm non-sens (NMD)

Answer 39

• Dégradation des ARNm
  non-sens (NMD):
  identification des ARNm
  avec des mutations non- sens (protéines
  tronquées)
  – Reconnaissance d’un
  codon d’arrêt dans l’ARNm
  avant le dernier complexe
  de jonction des exons
  (EJC), donc codon d’arrêt
  prématuré
  – Arrêt de la traduction et
  destruction de l’ARNm

Question 40

Explique le Contrôle de la qualité des ARNm: Dégradation des ARNm sans codon de terminaison (ND)

Answer 40

• Dégradation des ARNm
  sans codon de
  terminaison (ND):
  identification des ARNm
  avec des mutations qui
  enlèvent des codons de
  terminaison
  – Ribosome bloqué à la fin
  d’un ARNm sans codon de
  terminaison
  – Liaison d’un complexe de
  dégradation de l’ARN au
  site A vide de l’ARNm, et
  dégradation de l’ARNm