Chapitre 6 : Maturation des ARN (complet)

Question 1

Quelles différences y a-t-il entre le chemin des ARNm procaryotes et eucaryotes?

Answer 1

Les ARN procaryotes ne maturent pas, ils sont utilisé tels quels, donc par exemple, un ARNm sera traduit co-transcriptionnellement, c’est à dire en même temps que la transcription.

Les ARN eucaryotes doivent subir des modifications avant d’être fonctionnels, ces modifications diffèrent selon le type d’ARN (m, r ou t).

Question 2

Quels deux processus un ARN eucarytoe doit subir avant sa traduction? ces processus sont-ils régulés?

Answer 2

1) Maturation (modifications pendant et après la transcription)
2) Exportation du noyau vers le cytoplasme

Oui, à chaque étape, une régulation peut avoir lieu

Question 3

Quelles sont les 3 modifications que subissent un ARN eucaryote dans le noyau?

Answer 3

1) Ajout de la coiffe en 5’
2) Épissage des exons (peut débuter dès que premier intron a émergé de ARN poly et se poursuit souvent après transcription)
3) Clivage et poly-A de l’extrémité 3’ (à la fin de la transcription)

Question 4

Quelle structure de l’ARN pol II permet l’association des facteurs nécessaires à chaque modification?

Answer 4

La queue CTD, et la phosphorylation des sérines de ses heptamères, qui permet le recrutement de différents facteurs de maturation.
Cette association stimule le taux de transcription

Question 5

Quelle molécule constitue la coiffe 5’, et à quelle moment est-elle ajoutée?

Answer 5

Il s’agit d’une 7-méthyguanylate (GTP avec CH3 en position 7). Elle est ajoutée lorsque transcrit primaire atteint une longueur de 25 à 30 ND.

Question 6

Nommer et décrire les 3 étapes de l’ajout de la coiffe 5’

Answer 6

1) ARN triphosphatase retire un phosphate du ND à l’extrémité 5’ du transcrit.
2) ARN guanyltransférase ajoute un GMP à ce ND en liaison inverse 5’-5’ avec un pont triphosphate. (Le phosphate de GMP se lie avec les deux phosphate du ND 5’)
3) ARN guanine-7-méthyltransférase ajoute un CH3 en position 7 sur la guanine, et parfois aussi sur les sucres des ND adjacents.

Question 7

Décrire le complexe CBC et nommer et expliquer brièvement les 7 fonctions de la coiffe 5’ liée à celui-ci

Answer 7

Constitué de Cpb80 et Cbp20, il lie la coiffe 5’

1) Participe au recrutement des protéines nécessaires à l’épissage de l’ARNm
2) Stimule la poly-A et la maturation de l’extrémité 3’ du pré-ARNm
3) Protège l’ARNm de la dégradation en bloquant l’accès des nucléases
4) Recrute les protéines d’exportation de l’ARNm vers le cytoplasme
5) Impliqué dans le contrôle de qualité au début de la transcription et dans la dégradation des ARNm défectueux (comme si STOP arrive trop vite)
6) Impliqué dans la biosynthèse de mi-ARN (ARN miniatures) qui participent à la régulation des ARNm
7) Participe au recrutement des facteurs de transcription activateurs initiant la transcription

Question 8

Nommer deux fonctions de la queue poly-A

Answer 8

1) Protège l’ARNm contre les exonucléases (dégradation)

2) Permet l’exportation de l’ARNm vers le cytoplasme

Question 9

De quoi est constitué le signal poly-A sur le transcrit primaire? Schématiser

Answer 9

Une région AAUAAA un peu en amont du site de clivage,
Une région riche en G/U un peu en aval du site de clivage

Correction schéma diapo 9 PDF chapitre 6

Question 10

Pourquoi doit-on cliver l’ARN transcrit primaire?

Answer 10

Pcq il dépasse le signal poly-A, donc il doit être clivé pour attacher les adénines

Question 11

Décrire le mécanisme de polyadénylation de l’ARNm primaire

Answer 11

Protéine CPSF (facteur de spécificité du clivage et de polyadénylation) lie le transcrit primaire sur la séquence AAUAAA;

Protéine CStF (facteur de stimulation du clivage) lie la région riche en G/U et interagit avec CPSF, ce qui induit la formation d’une boucle dans le transcrit (un peu comme dans terminaison intrinsèque de transcription!);

Protéines CFI et II (facteurs de clivage) lient le complexe CPSF-CStF et le stabilisent. Cette structure positionne l’ARN de manière à être compatible avec l’enzyme PAP;

PAP (Poly-A polymérase) se joint au complexe et stimule le clivage du transcrit par CFI et II un peu en aval de la séquence AAUAAA. Ces facteurs (CStF, CFI et II) et l’ARN résiduel de 3’ sont relâchés. Cet ARN résiduel sera rapidement dégradé par la méthode “torpille”

PAP ajoute alors une douzaine de A à l’extrémité 3’ libres. Chaque tranche de 12 A (y compris la première) recrute protéine PABPII, qui accélère l’activité de PAP. Lorsque queue atteint 200 à 250 ND, PAPBII signale arrêt de réaction.

Question 12

À quoi sert l’épissage?

Answer 12

Retirer les introns non-codants qui empêcheraient la production d’un ARNm fonctionnel (composé uniquement des exons épissés)

Question 13

Schématiser un ARNm avec deux exons séparés par un intron ; doit contenir les séquences importantes et le nom des sites

Answer 13

Correction diapo 15 PDF chapitre 6

Question 14

Qu’est-ce que le complexe d’épissage (ou spliceosome)?

Answer 14

Assemblement d’environ 150 protéines, dont des snARN riches en U (U1, 2, 4, 5 et 5) qui s’associent chacun avec 6 à 10 protéines nucléaires pour former des ribonucléoprotéines (snRNP)

Question 15

Quelles sont les 3 fonctions du complexe d’épissage?

Answer 15

1) Reconnaître les sites d’épissage
2) Rapprocher ces sites
3) Catalyser leur clivage et leur ligation

Question 16

Schématiser et expliquer l’assemblage du complexe d’épissage et l’excision d’un intron

Answer 16

Correction diapos 19 et 20 PDF chapitre 6

Question 17

Qu’arriverait-il si on altérait l’appariement entre U1 et le pré-ARNm? Pourquoi?

Answer 17

L’épissage serait inhibé, pcq U1 identifie le G en 5’ de l’intron qui doit être attaqué par le A du site de branchement.

Question 18

Qu’arriverait-il si U2 s’appariait avec le A du site de branchement? Pourquoi?

Answer 18

L’épissage serait inhibé, pcq A du site de branchement ne serait doublement stabilisé par sa non sortie du brin et sa liaison avec U2, donc n’attaquerait pas le G de l’extrémité 5’ de l’intron.

Question 19

Qu’arriverait-il si on altérait l’appariement entre U6 et le U2? Pourquoi?

Answer 19

L’épissage serait inhibé, pcq l’appariement U6-U2 rapproche le A du site de branchement du G en 5’ de l’intron, ce qui permet la transestérification #1 (lien phosphodiester qui détache 5’ de l’intron de l’exon 1).

Question 20

Qu’arriverait-il si on altérait l’appariement entre U5 et les 2 exons? Pourquoi?

Answer 20

L’épissage serait inhibé, pcq l’appariement U5-exons permet de les rapprocher davantage pour permettre la transestérification #2 (lien phosphodiester qui assemble exons et détache 3’ de l’intron de l’exon 2)

Question 21

Quelles deux types de protéines permettent la régulation de l’épissage donner un exemple pour chaque

Answer 21

Activatrices (protéines SR) et répressives (hnRNP)

Question 22

À quoi servent les protéines SR chez les eucaryotes plus complexes?

Answer 22

Interagissent avec séquences ESE (séquences amplificatrices d’épissage) et établissent un réseau d’interactions protéine-protéine (entre elles et avec les snARN) pour définir précisément les frontières de l’exon et favoriser l’assemblage du complexe d’épissage.

Question 23

À quoi servent les hnRNP chez les eucaryotes complexes?

Answer 23

Les ribonucléoprotéines hétérogènes nucléaires (hnRNPs). S’associent avec séquences ESS (élément répresseur exonique) sur l’ARN et empêchent l’épissage en bloquant l’accès des protéines SR ou du complexe d’épissage directement.

Question 24

Vrai/Faux : hnRNP peut bloquer introduction d’un exon lors de l’épissage standart

Answer 24

Vrai

Question 25

Qu’est-ce qui différencie l’épissage alternatif de l’épissage normal?

Answer 25

On peut réarranger l’ordre des exons selon patrons d’assemblage.

Question 26

Que permet l’épissage alternatif au niveau cellulaire?

Answer 26

Production de différents ARNm à partir du même gène selon tissus ou stade du cycle cellulaire .

Question 27

Qu’est-ce qui peut réguler l’épissage alternatif?

Answer 27

Par des protéines liant l’ARN près des sites d’épissage, comme pour l’épissage régulier.
Celles-ci peuvent être activatrices (protéines SR), permettant la conservation d’exons, ou répressives (ex: hnRNP), permettant la non-conservation d’exons.

Question 28

Schématiser un ARNm mature ; identifier les régions non-codantes régulatrices, les codons début/fin et la région codante

Answer 28

Correction diapo 27 PDF chapitre 6

Question 29

En quoi consiste l’édition des bases, et quels sont les deux altérations contrôlés?

Answer 29

Altération d’une base (ex: substitution par une autre) d’un ARN mature (après transcription complète).

1) Désamination (C devient U et A devient I)
2) Insertion/délétion d’U

Question 30

Vrai/Faux : l’édition des bases a lieu relativement fréquemment chez les plantes et protozoaires, mais rarement chez les eucaryotes supérieurs

Answer 30

Vrai

Question 31

Donner un exemple d’édition de base modifiant la fonction de la protéine traduite

Answer 31

ApoB. Un seul ARNm mature produit deux protéines : ApoB-100 et ApoB-48 (100 et 48 font référence au nombres d’a.a)
ApoB-100 produite dans le foie alors que ApoB-48 produite dans l’intestin
Enzyme intestinale déamine une cytosine de l’exon 26 de l’ARNm, donc C devient U, donc codon CAA (glu) devient codon UAA (STOP), ce qui explique le raccourcissement de ApoB intestinale.
Les 48 premiers a.a (séquence commune) lie les lipides, le reste lie des récepteurs lipides, donc ApoB-100 a un rôle dans le transport des lipides, alors que ApoB-48 a un rôle dans leur absorption.

Question 32

De quoi dépend la concentration d’ARNm dans la cellule? Expliquer brièvement

Answer 32

1) Taux de transcription (évident)

2) Stabilité : un ARNm plus stable restera dans le cytosol plus longtemps

Question 33

Pourquoi la durée de vie des transcrits humains est plus longue que celle des bactéries?

Answer 33

Pcq les ARNm humains doivent maturer et sortir du noyau, ce qui prend du temps, alors que les bactéries ont une traduction co-transcriptionnelle.

Question 34

Nommer et expliquer les 3 voies de dégradation des l’ARNm et les enzymes impliquées

Answer 34

1) Voie décoiffante : grâce à l’enzyme décoiffante, on enlève la coiffe 5’, puis une exonucléase 5’–>3’dégrade l’ARNm
2) Voie déadénylation-dépendante : grâce à l’enzyme déadénylase on enlève la queue poly-A, puis on peut rejoindre la voie décoiffante, ou dégrader l’ARNm par exonucléase 3’–>5’
3) Voie endonucléotytique : une endonucléase clive l’ARNm, qui est dégradé par une exonucléase 3’–>5’

Question 35

Qu’est-ce qui est à l’origine de la dégradation très rapide des ARNm instables?

Answer 35

La présence de plusieurs copies de la séquence AUUUA à leur extrémité 3’. Cette séquence est liée par TTP et TIS11b, qui recrutent déadénylase et exosome, ce qui accélère dégradation.

Question 36

De quoi dépend le choix de la voie de dégradation empruntée?

Answer 36

Du degré de protection ou d’exposition de chaque extrémité de l’ARNm par des protéines spécifiques. L’extrémité la moins protégé sera le point de départ de la dégradation.

Question 37

Expliquer les trois étapes de l’export nucléaire d’ARNm

Answer 37

1) Formation du ribonucléoprotéine messager (RNPm), composé des protéines associées aux exons et aux extrémités de l’ARNm
2) Complexe TREX (transcription-exportation) permet à des protéines Tap de lier le RNPm et de le transporter à travers le pore nucléaire (CPN) comme les karyophérines.
3) Une fois passée, les protéines du CPN forcent le détachement des Tap du RNPm.

Question 38

Pourquoi l’initiation de la transcription par

pol I et pol III est-elle étroitement reliée à la prolifération et à la croissance cellulaire?

Answer 38

Pcq ces pols codent des ARNr et des ARNt qui sont essentiels à la formation de ribosomes et donc la synthèse de protéines, elles-mêmes essentielles à la croissance cellulaire.

Question 39

Vrai/Faux : ARN pol III ne transcrit qu’un seul gène précurseur d’ARNr

Answer 39

Vrai, l’ARNr 5S

Question 40

Que contient le promoteur du gène des ARNr? (en ordre 5’ vers 3’)

Answer 40

Une séquence UCE (upstream control element) qui active la transcription et un élément central (CF) essentiel à l’initiation

Question 41

Schématiser brièvement l’assemblement du complexe d’initiation pour ARN pol I ; doit contenir facteurs de transcription, nom des complexe et des sites du gène 48S

Answer 41

Correction diapos 41 PDF chapitre 6

Question 42

Vrai/Faux : TBP fait partie du CF et y joue le même rôle

que pour Pol II et Pol III, c’est à dire permettre la terminaison de la transcription

Answer 42

Faux, TBP, ici comme toujours, plie le brin d’ADN pour permettre sa transcription

Question 43

Vrai/Faux : les ARNr matures peuvent quitter le noyau tels quels et s’assemblent en sous-unités dans le cytoplasme

Answer 43

Faux, les ARNr matures doivent absolument être incorporés dans les sous-unités ribosomales pour quitter le noyau

Question 44

Vrai/Faux : il n’y a qu’un seul précurseur d’ARNr transcrit chez les procaryotes

Answer 44

Vrai, il s’agit d’un long précurseur 30S qui est clivé par la RNase III pour former les 3 ARNr matures : 16S (petite sous-unité) et 5S et 23S (grosse sous-unité)

Question 45

Combiens y a-t-il de gènes codant l’ARNr et que codent-ils chacun?

Answer 45

2 gènes :
Un qui code un précurseur 45S (pré-45S) et qui contient les ARNr 18S, 5.8S et 28S en ordre de 5’ vers 3’ séparés par 2 à 30 kb d’ADN non transcrit
Et un qui code l’ARNr 5S

Question 46

Combiens et quelles modifications doit subir le pré-48S pendant sa maturation?

Answer 46

100 méthylations en 2’-OH des sucres des ND

100 isomérisations de U en pseudoU

Question 47

Expliquer le mode d’action des ARNsno

Answer 47

S’incorporent à des ribonucléoprotéines et se placent sur une séquence spécifique du pré-45S pour recruter les enzymes de maturation aux bons endroits et ainsi servir de guide pour ses modifications chimiques et son clivage.

Question 48

L’ARN pol III transcrit quel(s) type(s) d’ARN?

Answer 48

ARNt et ARNr 5S

Question 49

Schématiser les complexes d’initiation de l’ARN pol III pour les gènes d’ARNt et le gène d’ARNr 5S ; doit contenir facteurs de transcription et nom des boites de régulation des gènes

Answer 49

Correction diapos 47 PDF chapitre 6

Question 50

Pourquoi les ARNt doivent-ils maturer? et en quoi consiste cette maturation?

Answer 50

Pcq ils sont synthétisés sous forme de précurseurs plus long que l’ARNt voulu
La maturation implique un clivage en 5’ par une RNase P, et la modification d’environ 10% des bases des ND.

Question 51

Vrai/Faux : certains ARNt peuvent être épissés

Answer 51

Vrai

Question 52

Quels sont les 3 types de modifications que peuvent subir les ND des ARNt pendant la maturation?

Answer 52

1) Substitution de U en 3’ par CCA
2) Méthylation en 2’-OH des riboses de G
3) Transformation de U en pseudoU, en riboT (dit T) ou en dihydroU (dit D)

Question 53

Schématiser un ARNt mature ; doit contenir les 4 boucles importantes, et l’identification des extrémités

Answer 53

Correction diapos 47 PDF chapitre 6

Question 54

Qu’est-ce qui permet la spécificité AAS-ARNt?

Answer 54

La forme de la boucle variable, la séquence de l’anticodon et celle du bras 3’

Question 55

Vrai/Faux : il existe une AAS pour chaque a.a, qui reconnaît seulement un anticodon correspondant

Answer 55

Faux, chaque AAS spécifique à un a.a reconnaît tous les anticodons codant pour ce dit a.a.

Question 56

Schématiser généralement et expliquer le mécanisme de l’ajout d’un a.a sur un ND par l’AAS

Answer 56

Correction diapos 49 PDF chapitre 6

Question 57

En quoi consiste la règle de la base fluctuante?

Answer 57

L’appariement des bases 1,2* du codon avec les 2,3* de l’anticodon suit la règle C-G/A-U, mais l’appariement 3 du codon avec 1 de l’anticodon peut y déroger. Cela est pcq la base 1 de l’anticodon est moins confinée dans l’espace que les autres, donc tant que les liaisons H ont la même distance qu’un appariement standard, il est possible.

*Numéros de chaque base est selon sa position de 5’ vers 3’

Question 58

Quels sont les 3 avantages d’une base fluctuante?

Answer 58

1) Moins d’ARNt nécessaire, pcq plus d’appariements possibles
2) Facilite dissociation ARNt pendant la traduction, pcq liaison plus faible
3) Mutations en 3’ du codon souvent sans conséquences

Question 59

Quels nouveaux appariements codon-anticodon sont possibles chez l’ARNt? sous quelle condition?

Answer 59

G avec U et I (inosine) avec A,U et C.

Appariements possibles avec deux codon avec différentes bases en 3’ slm si ces deux codons codent le même a.a

Question 60

Comparer les terminaisons des ARN pol I (ARNr) et III (ARNt)

Answer 60

Pol I : dépend d’un facteur de terminaison qui lie une séquence spécifique de l’ADN en aval du gène transcrit et arrête la pol I

Pol III : séquences poly-A en aval du gène transcrit cause la synthèse de poly-U. L’appariement A-U ADN-ARN étant le plus instable, la pol III peut se détacher

Question 61

Est-ce que les transcrits des ARN pol I et III ont des coiffes ou des queues? pourquoi?

Answer 61

Non, pcq les ARNt ne sont pas traduits en protéines, et les ARNr sont protégés par leur incorporation en sous-unités ribosomales.

Question 62

En quoi sont sembables les ARN pol des mitochondries et chloroplastes? Que peut-on en conclure?

Answer 62

Elles sont toutes simpes, et apparentées à la transcriptase procaryotes, on peut donc conclure que les mitochondries et les chloroplastes sont d’origine procaryote.