Bioch : ACIDES NUCLEIQUES (2) Flashcards
01/10/24 => AUGAGNEUR
Action des intercalant à l’ADN ?
S’intercalent dans le double brin d’ADN
Exemple d’intercalant à l’ADN utilisés en thérapie ?
- Proflavine
- Anthracyclines de 1ère génération
- Daunomycine (Rubidomycine)
- Doxorubicine
- Anthracyclines de 2ème génération
- Mitoxantrone
Propriétés de la proflavine ?
- désinfectant bactériostatique contre les bactéries à Gram +
- carcinogène → mutations et délétions en présence de lumière
Caractéristiques de la Daunomycine ?
- TTT des leucémies aiguës et de la maladie de Hodgkin
- Blocage de la réplication, intercalant entre les paires G-C
- EI : Toxicité cardiaque cumulative mais pas d’effet mutagène
EI de la doxorubicine ?
Toxicité cardiaque cumulative mais pas d’effet mutagène
Caractéristiques de la mitoxantrone ?
- TTT cancer du sein avancé, leucémies aiguës, lymphomes non-hodgkiniens et cancer de la prostate
- EI : Toxicité cardiaque moindre
- effets secondaires - lourds → balance plutôt en faveur des bénéfices
Quel est le dogme central de la biologie moléculaire ?
ADN, ARN, protéines
🡺 ADN = support de l’information génétique, réplication, transcription en ARN
🡺 ARN = molécule intermédiaire qui donne des protéines, permet le transfert de l’information génétique
🡺 Protéines = fonction
Quels sont les différents types d’ARN ?
● ARNm
● ARNr
● ARNt
● ARN régulateurs (ARNi, miRNA, sRNA chez les procaryotes, lnRNA chez les eucaryotes)
● ARN génomiques
● ARN guide
Caractéristiques des ARNm ?
- transfert de l’information génétique codée
- 5% de l’ARN de la cellule seulement mais très diverse
Caractéristiques de l’ARNr ?
- constituant du ribosome, machinerie de traduction
- 80-85% ARN totaux
Caractéristiques de l’ARNt ?
- fixent les AA et les apportent au ribosome
- 15% ARN totaux
Caractéristiques des ARN régulateur ?
- régulateur
- influent sur la stabilité ou l’accessibilité de leurs cibles
- Diversité ++++
- Presque jamais codant
Caractéristiques des ARN génomiques ?
- virus et rétrovirus
- simple brin ou double brin
Caractéristiques des ARN guide ?
- petits transcrits
- 50-70 nucléotides
- rôle de matrice d’ARN pour l’ADN-télomérase
Quelles sont les différences majeures de l’ARN avec l’ADN ?
● Le ribose remplace le désoxyribose
● L’uracile remplace la thymine
● Molécule linéaire courte (qq 10 aines à 10 000 nucléotides)
● + souvent monocaténaire
● Stabilité : ARN + labile à cause du sucre → réactivité + importante liée groupement OH en C2
● Appariements non canoniques tolérés dans l’ARN (G-U ⇒ 2 liaisons hydrogène)
Quelles sont les possibilité de structures secondaires pour les ARN ?
- Double hélice A
- tige-boucle
- pseudonœud
Caractéristiques de la double hélice A (de l’ARN) ?
- Même molécule d’ARN peut avoir une complémentarité de base avec une autre partie de la molécule
- Appariement ADN monoquatenaire
Exemple de la double hélice d’ARNt ?
ARNt avec un simple brin enroulé
formant :
● petit sillon peu marqué
● grand sillon très profond
Caractéristiques de la tige boucle de l’ARN ?
- Séq complémentaires au sein d’un même brin qui peuvent entraîner un repliement avec une boucle de taille variable
- Peut faire dérailler la polymérase pour stopper la transcription
- Peut masquer site de fixation aux ribosomes chez les bactéries
Caractéristiques du pseudonœud chez l’ARN ?
- tige-boucle dont la partie boucle est + longue
- sur la partie boucle : appariement avec une autre région
Quelles sont les structures qui permettent les structures IIr de l’ARN ?
Séq répétées inversées => permettent d’avoir des régions complémentaires pouvant s’apparier
Caractéristiques des séquences répétées inversées de l’ARN ?
- peuvent être très proches ou éloignées
- Régions très éloignées en termes de structure primaire peuvent interagir ensemble
Quelles sont les caractéristiques de l’ARN procaryote ?
- 1er codon : Méthionine ou Valine
- Shine Dalgarno en 5’UTR : site de fixation au ribosome
Quelles sont les caractéristiques de l’ARN eucaryote ?
*1er codon : Méthionine
* Coiffe en 5’ reconnue par le ribosome
* Queue poly-A en 3’
* Epissage : présence d’introns
* Séquence de Kozak indique où commencer la traduction
Importance de la structure de l’ARN ?
ARN non codants
=> Structure est au - aussi importante que la séquence
Comment vérifier l’hypothèse que “la structure secondaire d’ARN homologues est conservée entre espèces différentes” ?
La présence d’un appariement est conservée mais pas nécessairement la nature des bases impliquées :
mutations compensatoires (on
conserve la structure malgré la seq différente !!)
Importance des ARNt ?
Trait d’union entre les AN et les AA, ils apportent les AA aux ribosomes
Nature des bases sur l’ARNt ?
=> Beaucoup de bases modifiées
● dihydrouridine
● inosine
● pseudouridine
● ribothymidine
Caractéristiques de l’inosine ?
peut s’apparier avec 3 bases (G/C/U) → permet à l’ARNt de :
* reconnaître plusieurs codons sans se tromper
* ne pas avoir autant d’ARNt dans la cellule que de codons
Caractéristiques de la pseudouridine ?
stabilise l’ARNt
Caractéristiques de la ribothymidine ?
Donne le nom de boucle “T”
Quels sont les objectif de la mutation des bases de l’ARN ?
=> modifications post-transcriptionnelles :
Stabiliser l’ARNt pour permettre à la molécule de réaliser son activité
Quels sont les sites de fixation du ribosome ?
3 sites de fixation aux ARNt :
- Site A : liaison à l’Aminoacyl-ARNt apporté par le facteur d’élongation EFTu qui a besoin de GTP
- Site P : liaison au ‘Peptidyl-ARNt’
- Site E : Exit = site expulsion de l’ARN
De quel “accessoire” le ribosome a-t-il besoin pour permettre la traduction ?
les protéines
Qu’est-ce qu’un ribozyme ?
ARN doué d’une activité enzymatique catalytique
Exemple de ribozymes ?
● ARN ribosomiques
● Maturation ARNt (ribonucléase P)
● Epissosome (snRNA)
● Autoépissage d’ARN viraux
Quelle est la découverte de Sidney Altman ?
- Coup de ciseaux pour maturer l’ARN de transfert effectué par un complexe ribonucléo protéique
- Si garde uniquement l’ARN du ciseau, il garde son activité
Qu’elle est la découverte de Thomas Cech ?
- ARN capable de s’auto cliver en initiant lui-même des attaques nucléophiles pour modifier sa séq et permettre la traduction
Quel paramètre confère l’activité catalytique de l’ARN ?
2’-OH de l’ARN rend la molécule instable mais pouvant catalyser des réactions chimiques
Propriété de l’autolyse de l’ARN en conditions alcalines ?
Les ribozymes peuvent aussi catalyser la réaction inverse de ligation
Rôle du ribozyme en tête de marteau ?
intervenir sur la réplication des virus à ARN
Rôle de la ribonucléase P ?
Maturation de l’ARNt :
● 3’ 🡪 région cruciale pr branchement de l’AA, doit finir par CCA
● 5’ 🡪 tant qu’on n’a pas coupé = pas mature = pas de branchement
=> acteur responsable de la coupure en 5’ : la ribonucléase P
Structure de la ribonucléase P ?
2 molécules qui s’associent ensemble, 2 sous-unités : 1 protéique et 1 ribonucléique
De quoi découlent les RNA world ?
Volonté de développer les technologies liées à l’ARN
Quel est le 1er RNA world ?
ARN était capable :
* de conserver l’info génétique
* d’avoir une certaine réactivité
* de se réplique
=> support de l’information
Quel est le 2ème RNA world ?
systèmes biologiques d’aujourd’hui où l’ARN joue un rôle actif dans la catalyse des réactions biochimiques
3ème RNA world ?
Celui de la recherche et du développement
Que sont les oligonucléotides antisens (OA ou ASO) ?
- Séq oligonucléotides de qq nucléotides à qq dizaines de nucléotides
- séq antisens complémentaire à la séquence qu’on veut cibler
Action des ASO ?
- va s’apparier à l’ARN cible
- pour inhiber la fonction de l’ARN
- modifier la structure IIr de l’ARN pour permettre qu’il soit + traductible (+ actif)
Pourquoi préfère-t-on travailler les ASO sur les ARN ?
- Ce n’est pas le support de l’info génétique mais transition
- Pas besoin de rentrer dans le noyau
Quelles sont les modifications de l’ARN à réaliser pour que la techniques des ASO fonctionne ?
=> modifications structurelles car il n’est pas stable
* Augmentation de l’affinité : interaction doit ê très spécifique, forte et durable
* Améliorer la résistance aux nucléases : Durée de vie d’un ARNm classique = 5 min
* Améliorer les propriétés pharmacocinétiques : stable et pas éliminer trop rapidement
/!\ Parfois besoin d’aller au-delà d’un appariement classique
Caractéristiques des modification de l’ARN de 1ère génération ?
Sur le squelette phosphodiester : mettre un souffre, CH3 ou un N à la place de O
Objectif des modifications de l’ARN de 1ère génération ?
➔ Diminution des réactions de clivage liées à l’oxygène, meilleure résistance aux nucléases
➔ Augmentation de la liaison aux protéines plasmatiques → réduction de la clairance et de l’excrétion urinaire : augmente les propriétés pharmacocinétiques
Inconvénient des modifications de l’ARN de 1ère génération ?
- toxicité cellulaire
- résistance relative aux endonucléases et exonucléases
Caractéristiques des modifications de l’ARN de 2ème génération ?
Modifications sur le sucre en 2’
Objectif des modifications de l’ARN de 2ème génération ?
Augmenter le Tm et la résistance aux nucléases
Principe des modifications de l’ARN de 2ème génération ?
Modification en 2’ du cycle : Remplacement de l’hydrogène par un groupe O-méthyl (2’-O-Me), O-Méthoxyehtyl (2’-MOE) → dérivés 2’O alkylés
Caractéristiques des modifications de l’ARN de 3ème génération ?
modifications sont relativement lourdes :
* LNA (Locked Nucleic Acid)
* PNA (Peptid Nucleic Acid)
* PMO : dérivés morpholino non chargés
Caractéristiques des LNA ?
- Acides nucléiques bloqués
- Verrouillage du ribose par un pont
méthylène entre C2’-C4’
But des LNA ?
Meilleure affinité envers l’ARN cible et meilleure résistance aux nucléases
Principe des PNA ?
- analogues non chargés
- Grosse modification : remplacement du squelette sucre phosphate par un squelette peptidique
But des PNA ?
- meilleure résistance aux nucléases
- RNase H n’est pas capable de les dégrader
Principe des PMO ?
- Dérivés morpholino non chargés → remplacement du sucre par un anneau morpholine et de la liaison phosphodiester ou phosphorothiodate par un phosphorodiamidate non chargé
But des PMO ?
- Pour diluer les réactivités liées à l’oxygène
- Très grande résistance aux
nucléases, ces molécules sont beaucoup + stables que les autres
=> Les + utilisés
Quels sont les “autres” types de modification de l’ARN ?
- Bases classiques
- modifications sur les pyrimidines notamment au niveau du carbone 5 pour donner C-5 propynyl des pyrimidines
Rôles des ASO ?
- Moduler spécifiquement le transfert de l’information génétique
- On veut empêcher le transfert de l’information génétique
Quels sont les types d’ASO ?
2 classes en fonction du mécanisme d’action :
* ASO RNase-H dépendant (cliveurs)
* ASO stérique-bloquants (bloqueurs)
Caractéristiques des ASO RNase-H dépendant ?
- conduit à une hydrolyse de l’ARN au sein des duplex ADN/ARN
- Peuvent cibler + ou - n’importe quelle partie de la molécule et on aura une coupure
- N’empêche pas la transcription
Comment fonctionne les ASO RNase-H dépendant ?
Copie d’ARN → Fixation → Destruction → Résultat
⇒ Ne fonctionne que sur les désoxyribonucléotides naturels et leurs analogues comportant des
phosphorothioates ou des phosphorodithioates
Comment fonctionnes les ASO stérique-bloquants ?
occupent une région spécifique
de l’ARN et empêchent la traduction, l’épissage ou la régulation post-transcriptionnelle
Pourquoi certains ASO sont bloqueurs ?
Fonction de la nature de la molécule, au fur et à mesure qu’on fait des modifications, on altère les
propriétés originelles des AN
Actions des différentes modifications des ASO ?
- Modifications des sucres : 2’-fl, 2’-me, 2’-méthoxy ne recrutent pas la RNase H
- Modifications de l’orientation du sucre sur la base affectent l’activation de la RNase H
- Changements du squelette influencent la capacité des ASO à activer la RNase H → modifications des ASO peuvent donc se faire à 3 niveaux : niveau des bases, au niveau des
riboses et au niveau du squelette
Quelles peuvent être les conséquence de la liaison de l’oligonucléotide à l’ARNm ?
- Bloquer physiquement la capacité des ribosomes à se déplacer le long de l’ARNm empêchant la traduction donc la synthèse de la protéine
- Accélérer la vitesse à laquelle l’ARNm est dégradé dans le cytosol via les Rnases (modification de la structure de l’ARN donc modification de sa stabilité)
Principe des LNA ?
- Pré-organise l’acide nucléique pour interagir avec sa cible ARN ou ADN et augmente l’affinité pour sa
séquence cible complémentaire - Augmentent le Tm de 5 à 10°C pour leurs cibles
=> MAIS il n’y a plus de recrutement de RNase H
Fonctionnement des LNA ?
- présents aux extrémités de l’ASO, permettent d’augmenter l’affinité pour la cible
- partie centrale qui ne contient pas de LNA va quant à elle activer la RNase H
But des LNA ?
meilleure résistance aux nucléases
Devenir de la ribose avec les LNA ?
- Ribose verrouillé en conformation C3’-endo par un pont méthylène
- utilisation donne à l’oligonucléotide une + grande affinité envers l’ARN cible avec une augmentation de la T° de fusion du complexe de 2° à 8°
