Chapitre 17 :L’expression génétique : du gène à la protéine Flashcards
La transmission de l’information génétique
- Les caractères transmis sont déterminés par les gènes
- L’information contenue dans les gènes se présente sous forme de séquence nucléotidiques précises alignées sur les brin d’ADN
- C’est en dictant la synthèse de certaines protéines que l’ADN produit des caractères spécifiques
- Les protéines représentent le lien entre le génotype et le phénotype
- L’expression génétique est le processus par lequel l’ADN régit la synthèse des protéines
- 2 grandes étapes : La transcription et La traduction
La transcription en général, c’est quoi?
- Les gènes contiennent l’information pour fabriquer des protéines
- Pour être en mesure de fabriquer une protéine, l’ADN doit être transcrit en ARN
- ARN: ribose, L’uracile qui remplace la thymine et elle est formée d’un seul brin plus court
Qu’est-ce que la transcription de façon plus précise?
-La transcription est la synthèse d’ARN à partir de l’information contenue dans l’ADN
-Lorsque l’ADN est transcrit en ARN pour être ensuite traduit en protéine, le brin d’ARN est nommé ARN messager (ARNm)
-La transcription est semblable chez les procaryotes et eucaryotes ,mais les procaryotes n’ont pas de noyau et donc l’ADN et l’ARNm ne sont pas séparés des ribosomes
Où se situe la transcription?
-La transcription a lieu dans le noyau et les ARNm sont transportés en dehors du noyau pour être traduits
-Les ARNm subissent diverses transformations avant de traverser en dehors du noyau
-On obtient tout d’abord un ARN prémessager – maturation – ARNm définitif
-Transcrit primaire = ARN prémessager
Comment fonctionne la transcription?
- Un seul des deux brins d’ADN est transcrit = brin matrice
- L’autre (non transcrit) = brin codant ou brin complémentaire
- Le brin utilisé comme matrice est déterminé par l’orientation de l’enzyme assurant la transcription
- Le brin d’ARNm et la matrice d’ADN sont complémentaires
A »» U
G »» C
-L’ARN est synthétisé dans le sens antiparallèle du brin d’ADN et ainsi dans le sens 5’-3’
Les sous-étapes de l’étape 1 de la transcription
1.Initiation
1.1 Le promoteur représente le début de la transcription et comprend souvent ce qu’on nomme une boîte TATA
1.2 Des facteurs de transcription permettent la liaison de l’ARN polymérase II avec le promoteur = complexe d’initiation de la transcription
1.3 L’ARN polymérase II écarte les deux brins d’ADN et assemble les nucléotides complémentaires
- Les ARN polymérases n’ont pas besoin d’amorce pour commencer la synthèse, mais synthétisent seulement dans le sens 5’-3’
Les sous-étapes de l’étape 2 de la transcription
- Élongation
2.1 L’ARN polymérase se déplace dans le sens 5’-3’ en ajoutant des nucléotides complémentaires au brin d’ADN matrice
2.2 Au fur et à mesure que l’ARN polymérase se déplace l’ADN reprend sa forme initiale
Les sous-étapes de l’étape 3 de la transcription
- Terminaison
3.1 à la fin du processus l’ARN polymérase se détache et l’ARN prémessager est libéré
- Chez les procaryotes la séquence qui marque la fin de la transcription est appelée terminateur
- Chez les eucaryotes l’ARN polymérase II transcrit un signal de polyadénylation (AAUAAA) qui entraîne la liaison avec d’autres protéines et ces protéines séparent le transcrit d’ARN prémessager
- L’ARN polymérase poursuit sa transcription jusqu’à ce qu’elle soit dégradée par des enzymes
La maturation de l’ARN messager 1 étape
-Cette étape est nécessaire avant d’envoyer l’ARNm dans le cytosol = maturation de l’ARN
1- Modification des extrémités
- Chaque extrémité subit une transformation
- L’extrémité 5’ reçoit une coiffe 5’ qui est une forme modifiée d’un nucléotide de guanine
- L’extrémité 3’ reçoit une queue poly-A formée de 50 à 250 nucléotides A
(image) La coiffe et la queue poly-A facilitent le transport des ARNm vers l’extérieure du noyau, contribuent à protéger les ARNm de la dégradation par les enzymes du cytosol et facilitent la fixation des ribosomes à l’extrémité 5’
La maturation de l’ARN messager 2 étape (partie 1)
- L’épissage de l’ARN
- Durant ce processus une grande partie des molécules d’ARN sont éliminées (régions non codantes) alors que celles qui restent sont reliées (régions codantes).
- Les segments qui interrompent la séquence codante = introns
- Les régions codantes sont appelées des exons
La maturation de l’ARN messager 2 étape (partie 2)
-L’épissage est donc le processus d’excision des introns et de réarrangement de l’ARN prémessager
- Les introns sont retirés par le complexe d’épissage (constitué de protéines et de petites molécules d’ARN)
À quoi serve les introns alors….
-Certains contiennent des séquences qui assurent la régulation de l’expression génétique
- Permet à un même gène de coder pour plusieurs protéines différentes (selon les intron retirés) = épissage différentiel ou alternatif
- C’est pour cela qu’un humain peut possèder le même nombre de gènes qu’un nématode ,mais qu’on produit beaucoup plus de protéines différentes
-Les introns permettraient aussi le brassage d’exons (enjambement entre les exons) = donnerait de nouvelles protéines
Qu’est-ce que la traduction?
- Synthèse d’un polypeptide à partir d’un ARNm
- On traduit la séquence de nucléotides en séquences d’acides aminés
- La traduction se déroule dans les ribosomes
- La traduction repose sur un code à triplets
- Les triplets de l’ARNm sont appelés codons écrit dans le sens 5’-3’
Comment lit-on l’ARNm dans la traduction?
- L’ARNm doit être lu dans le bon ordre et selon les bons groupements c’est ce qu’on appel le cadre de lecture
- Lorsque le cadre de lecture est brisé la protéine produite est affectée
- L’ARNm est lue en triplets = codons
- Le traducteur qui apporte les acides aminés vers le ribosome est un ARN appelé ARN de transfert (ARNt)
- Le ribosome (constitué de protéines et d’ARN) ajoute les acides aminés provenant de l’ARNt à l’extrémité de la chaîne polypeptidique
Qu’est-ce que les ARN de transfert (ARNt)? (partie 1)
- Chaque ARNt permet la traduction d’un codon spécifique
- Chaque ARNt porte un acide aminé précis à une extrémité de sa structure
- Son autre extrémité porte un triplet de nucléotides qui s’apparie à l’ARNm = anticodon
- Les brins d’ARN sont antiparallèles = Ex : si l’ARNm a comme codon 5’ GGC 3’ et bien l’anticodon de l’ARNt sera 3’ CCG 5’ et portera la glycine
Qu’est-ce que les ARN de transfert (ARNt)? (partie 2)
- Les acides aminées sont ajoutés un à la fois et le ribosome les ajoute à la chaîne.
- L’appariement correct de l’ARNt avec un acide aminé est effectué par une famille d’enzymes nommées aminoacyl-ARNt synthétases
- Il en existe 20 sortes pour 20 types d’acides aminés
Les ribosomes
- Permettent l’appariement des anticodons d’ARNt avec les codons de l’ARNm
- Les ribosomes sont formés d’une grande et d’une petite sous-unité constituée de protéines et d’ARN ribosomiques (ARNr)
- Chaque ribosome contient un site de liaison à l’ARNm et trois sites de liaison à l’ARNt
- Le site P retient l’ARNt qui porte la chaîne polypeptidique en cours de synthèse
- Le site A retient l’ARNt portant le prochain acide aminé qui viendra se joindre à la chaîne
- Le site E l’ARNt quitte le ribosome
Les sous-étapes de l’étape 1 de la traduction?
L’initiation
1.1 Codon de départ AUG précise le point de départ de la traduction qui correspond à la méthionine
1.2 La petite sous-unité du ribosome se lie au codon de départ avec le 1er ARNt contenant la méthionine
1.3 Arrive ensuite la grande sous-unité du ribosome
1.4 Le 1er ARNt se trouve sur le site P du ribosome
Les sous-étapes de l’étape 2 de la traduction?
- L’élongation
2.1 les acides aminés sont ajoutés un par un par l’extrémité carboxyle
2.2 Le ribosome se déplace vers le sens 5’-3’ de l’ARNm
Les sous-étapes de l’étape 3 de la traduction?
- La terminaison
3.1 L’élongation se poursuit jusqu’à ce que un codon d’arrêt apparaît. Il existe trois codons d’arrêt
UAG
UAA
UGA
3.2 Un facteur de terminaison se lie au site A et ajoute une molécule d’eau au lieu d’un acide aminé
Les mutations
- La mutation d’un ou plusieurs nucléotides peut modifier la structure et la fonction des protéines
- Il existe plusieurs types de mutations causées par des agents chimiques ou physiques nommés mutagènes
- Mutations à petite échelle impliquant quelques paires de nucléotides = mutations ponctuelles
- Si cette mutation apparaît dans une cellules reproductrices celle-ci est transmise à la génération suivante
Les sous-étapes de l’étape 1 des mutations ponctuelles (partie 2)
- Il arrive que la mutation change un acide aminé pour un codon d’arrêt = mutation non-sens. Le polypeptide est arrêté prématurément ce qui entraîne des protéines non fonctionelles
