Ch 12: La transcription et la modification de l'ARN Flashcards
Introduction
- Au niveau moléculaire, un gène est un segment d’ADN utilise pour faire un produit fonctionnel.
- Soit un ARN ou un polypéptide
- Transcription est la première étape dans l’expression génique
- Transcription en génétique réfère à faire une copie de l’ADN sous forme de séquence d’ARN
Expression génique
- Les gènes structuraux codent pour les séquences d’AA ou polypeptides
- Transcription d’un gène structural produit un ARNm (messager)
- La séquence des nucléotides de l’ARNm détermine la séquence d’AA d’un polypeptide durant la traduction
- La synthèse d’une protéine détermine les traits d’un organisme
Ceci porte le nom de dogme central
Figure 12.1
Survol de la transcription
- Les séquences de bases de l’ADN définissent le début et la fin du gène et régulent le niveau de synthèse de l’ARN.
- Les protéines doivent reconnaitre et se fixer sur l’ADN pour que la transcription ait lieu.
- L’expression de gène est un processus utilisé pour produire une protéine fonctionnelle qui à son tours déterminera un trait avec le concours des facteurs environnementaux
- Les facteurs de transcriptions (prots) peuvent se lier directement au promoteur et faciliter la transcription
- D’autres recconnaissent les séquences de régulations ou éléments de régulations (petite séquence d’ADN impliquée dans la régulation de la transcription)
- Les facteurs de transcriptions se lient à ces séquences et augmentent ou diminuent le taux de transcription
Les différents types de séquences de bases - ADN
ADN
- Promoteur: lieu lié par ARN polymérase, signaux où commence la transcription
- Terminateur: là où arrête la transcription
- Séquences régulatrices: lieux liés par des prots régulatrices. Rôle dans l’expression des gènes. Peuvent être trouvées dans une variété d’endroits chez les euc
- normalement on peut les trouvés partout (loin ou proche du promoteur)
Les différents types de séquences de bases - ARNm
ARNm
-Ribosomal binding site (RBS): site de liaison du ribosome. La traduction commence près de ce site. Le ribosome survol ensuite l’ARNm pour le codon de début
-Les RBS s’apellent la séquence Shine Dalgarno
- Codon d’initiation (start codon): codon pour le premier aa dans la prot, formylméthionine (bact) ou méthionine (euc)
- Codons: un code à base de 3 nucléotides chez lARNm qui indique quel aa devrsit être dans la prot. La séquence de codons dans l’ARNm dicte la séquencce des aa dans le polypep
- L’ARNm bact peut être polycistronique (code pour plusieurs prots)
fig 12.2
Les étapes de la transcription
- Trois étapes
- Initiation
- Elongation
- Terminaison
-Ces étapes impliquent des interactions protéines-ADN
-Protéines comme l’ARN polymérase qui interagit avec les séquences d’ADN
fig 12.3
Quest ce qui induit le début de la transcription?
La première étape est une étape de reconnaisance: le promoteur est reconnu par plusieurs facteurs de transcription
Transcription - initiation
1 )Promoteur = site reconnu par les facteurs de transcription (FT)
2) FT aident ARN poly à se lier au promoteur et former le complexe fermée
3) ADN est dénaturé pour former le complexe ouvert
v
Transcription- Élongation
Le complexe ouvert se déplace le long de l’ADN et la polymérase fait la synthèse de l’ARN
Transcription - terminaison
Un signal fait que la polymérase s’enlève de l’ADN et l’hybride ARN-ADN se défait
Les transcrits d’ARN ont différentes fonctions
- Gènes structuraux
- Transcrits en ARNm
- Codent pour des polypep
- 90% des gènes
-Gènes non-structuraux
-Non traduits
-Ex: font partie des ribosomes, splicéosomes et télomérases
fig 12.4
Promoteurs
- Promoteurs: sont des séquences d’ADN qui favorisent l’expression des gènes.
- Plus précisément ils dirigent la location exacte pour l’inititation de la transcription
- Promoteurs sont typiquement localisés en avant du site du début de la transcription
- Les bases des promotuers sont numérotées en relation avec le site du début de la transcription (convention)
- Directement en avant ou en avant mais un peu plus loin
- Le promoteur peut contenir plusieurs douzaines de nucléotides mais de courtes séquences sont particulièrement critiques pour la reconnaisance du promoteur
- En comparant la séquence des bases d’ADN de plusieurs promoteurs, le chercheurs ont appris que certaines séquences sont plus importants et nécessaire pour la fonctionnalité du promoteur
-Dans plusieurs promoteurs d’E. coli et espèces similaires , 2 séquences semblent importants et localisées aux sites -35 et -10
fig 12.5
Séquences des promoteurs
- Les séquences d’ADN trouvées dans les promoteurs ou les éléments de régulation varient selonn les espèces
- Les bases les plus communes dans un type spécfique sont appelés ‘séquences consensus’
- La fig 12.5 illustre les séquences trouvées dans difs promoteurs d’E.coli
- La séquence consensus observée en bas de l’image est efficacement reconnue par les prots qui initient la transcription
- Pour plusieurs gènes de bact, il existe une bonne corrélation entre le taux de transcription et le degré de compatibilité (agreement) avec les séquences consensus des régions -35 et -10
Transcription bactérienneInitiation – La polymérase
- ARN polymérase
- Enzyme qui catalyse la synthèse de l’ARN
- Lecture d’ADN de 3’ à 5’
- Élongation de l’ARN de 5’ à 3’
- E. coli, l’holoenzyme est composé de:
- Cœur
- 5 sous-unités
- a2bb’
- Facteur Sigma
- 1 sous-unité = s
Transcription bactérienne Initiation- la polymérase suite
- Les 2 sous-u alpha jouent un rôle important dans l’assemblage de l’holoenz et le processus de liaison à l’ADN
- Béta et béta’ sont importantes dans la liaison à l’ADN et font la synt catalytique de l’ARN
- ω est imp pour le bon assemblage du cœur de l’enz
- Le premier rôle de sigma est de reconnaître le promoteur
- La holoenz est nécessaire pour initier la transcription
- Les prots qui influencent la fonction de l’ARN polymérase sont un type de transcription facteur
Transcription bactérienne-Initiation la liaison du facteur sigma
-L’holoenzyme ARN polymérase, lie l’ADN et le parcours en recherche du promoteur
- Une fois trouvé, Sigma (facteur de spécificité) reconnait les régions -35 et -10
- Requiert interaction entre un motif de l’hélice-tour-hélice et l’ADN
-Ceci forme un complexe fermé = Liaison de la polymérase au promoteur d’ADN
fig 12.6
Transcription bactérienne-Initiation suite
- Formation du complexe ouvert = ADN lié par polymérase et les liaisons H de l’ADN (boîte -10) sont interrompues pour ouvrir les brins.
- Synt d’un court brin d’ARN à l’intérieur du complexe ouvert
- Synt d’ARN plus longue et stabilisation du complexe ADN-ARN
- Libération du facteur sigma dégagement de la polymérase du promoteur, ceci marque la fin de l’initiation
- Déplacement du cœur de l’enz le long de l’ADN pour la synt du brin d’ARN: c’est l’élongation
Transcription bactérienne-Élongation
- Déplacement de la bulle de transcription et synthèse du transcrit d’ARN de 5’ à 3’
- Bulle de transcription = 17pb de long
- Derrière la bulle l’ADN reforme l’hélice double
- 43 nucléotides par seconde
- Les bases de thymine sont remplacées par l’Uracile
- Le brin d’ADN utilisé comme matrice pour la synt d’ARN est appelé matrice ou brin antisens
-Le brin opposé de l’ADN s’appelle le brin codant, il a le même séquence de bases que le transcrit d’ARN sauf que j’aurais uracil au lieu de thymine
fig 12.7/8
Les 2 brins de l’ADN génomique sont utilisés comme matrice pour différents gènes.
fig 12.9
Transcription bactérienne-Terminaison
- Fin de la synthèse de l’ARN
- L’hybride ARN-ADN doit se défaire
- La polymérase doit être relâché
- 2 mécanismes chez E. coli
1) Terminaison dépendante du facteur rho
2) Terminaison indépendante du facteur rho
Comment fonctionne rho?
- La prot rho fonctionne comme une hélicase, une enz qui peut séparer des régions de l’hybrides ARN-ADN
- Après la synt du site rho sur l’ARN, la prot rho s’attache à l’ARN et se déplace dans la direction de l’ARN polymérase
- Le second important composé dans la terminaison dépendante de rho est le site où la terminaison prend effectivement place
- À ce site de terminaison, l’ADN code pour une séq d’ARN contenant plusieurs bases GC qui forment une loupe
- La synt d’ARN se termine plusieurs nucléotides après cette loupe (épingle à cheveux)
- L’ARN polymérase se lie à cette loupe, ce qui entraine un changement de conform de l’enz, ce qu iinduit l’arrêt de l’ARN polymérase
- La pause permet à la prot rho de rattraper la loupe de passer à travers et casser les LH entre l’ADN et l’ARN dans le complexe ouvert, ce qui entraine la séparation du brin d’ARN complet en mpeme temps que l’Arn polymérase
Terminaison dépendante de rho
fig 12.10
Terminaison indépendante de rho
- 2 séquences importantes dans l’ARN pour la terminaison independante de rho
1) Épingle à cheveux (la formation de cette loupe cause l’arrêt de l’ARN poly. Cet arrêt est stabilisé par la liaison d’autres prots à l’ARN poly exp NusA
2) Séquence riche en uracile au bout 3’
-Du fait que cet terminaison ne nécessite pas rho on l’appelle terminaison intrinsèque
-Terminaison indépendant de rho = terminaison intrinsèque
Chez E. coli ½ des gènes vont avoir recours à la terminaison intrinsèque l’autre ½ est dépendant de rho
fig 12.11
Transcription chez les eucaryotes
-Beaucoup de similarités entre les procaryotes et les eucaryotes. Cependant :
- Chez les eucaryotes c’est plus complexe:
- Plus gros organismes
- Plusieurs types de cellules
- Complexité cellulaire
- Multicellulaire