Cours 5 Flashcards
Définition de l’expression génétique:
Processus par lequel:
- un gène exerce son effet sur une cellule ou sur un organisme
- une information génétique contenue dans un gène est lue est une molécule effectrice correspondante (ARN/prot) est produite
Quelles sont les deux étapes de l’expression génique?
Et la différence entre les procayotes et eucarayotes?
- Transcription (synthèse d’ARN)
- Traduction (synthèse de protéine)
Procaryotes: ces deux étapes peuvent être couplées physiquement et temporellement
Eucaryotes: les deux étapes sont séparées (noyau et cytoplasme)
Qu’est-ce que la transcription?
- Processus par lequel l’info contenue dans le génome (ADN) est copiée sous une forme qui pourra être (ARN) utilisé par la cellule
- Copiage d’un brin d’ADN en une séquence d’ARN complémentaire par l’ARNpolymérase
==> ADN et ARN: même langage (nucléotides) = très semblables
Pourquoi faire une copie de l’information génétique? (4)
- Préserver le génome
- Contrôler le nombre de copies d’ARNm en fonction de besoins de l’organisme
- Produire plsrs ARN différents à partir d’un même gène en utilisant différentes combinaisons d’exons
→ épissage alternatif (sélection) - Localiser l’info génétique à des endroits précis de la cellule
Préservation du génome
- Il reste dans le noyau
- L’info est transportée dans le cytoplasme où elle est utilisée sans mettre en danger l’intégrité du réservoir d’information génétique
Contrôle du nombre de copies d’ARN en fonction des besoins de l’organisme
- En fonction des spécificités cellulaires (expression ∆ selon les C de type ∆)
= nb de copies diffère pour chaque cellule - Selon les besoin de la C (peut varier avec le temps → sur signal endo/exogène)
Équilibre en fonction de la vitesse de transcription et de dégradation
Production de plusieurs ARN différents à partir d’un même gène
Permet quoi?
- Utilisation de différentes combinaisons d’exons (C peut choisir d’exclure certains exons)
- Épissage alternatif permet la production de plusieurs ARN différents avec un seul gène
→ Permet ↑ de la complexité/diversité de l’info génétique et aux cellules de produire + de prot
ARN avec totalité des exons ≠ ARN exons sélectionnés
Localiser l’information génétique à des endroits précis de la cellule
Certaines protéines doivent être localisées à un endroit bien précis de la cellule et cette localisation précise repose en général sur le transport de l’ARNm
Donner un exemple de la localisation de l’info génétique à des endroits précis de la cellule
Les neurones doivent localiser les protéines au bout de l’axone donc il y aura une production d’ARN dans le noyau et l’ARN va se déplacer le long de l’axone et une fois arrivé au point où les protéines doivent être, il sera traduit en protéines (= effet immédiat)
Épissage alternatif
= Processus qui permet, à partir d’une séquence génomique unique, de produire plusieurs ARN messagers correspondant à des protéines distinctes
V/F: Il existe des gènes dont l’expression est modulable et des gènes dont l’expression est constante
Vrai
Cste = info essentielle
Chez quels organismes l’épissage alternatif est-il le plus répandu?
Chez les organismes supérieurs
Sens de synthèse de l’ARN
5’ → 3’
(polymère)
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Sucre
ADN: désoxyribose
→ lié à l’H sur C2’
ARN: ribose
→ lié à OH sur C2’
→ attaque nucléophile (réplication par ARNpol)
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Brins
ADN: Bi caténaire
= brin matrice
ARN: mono-caténaire
= copie
Différence entre les natures biochimiques de l’ADN et ARN:
Nucléotides
ADN: Thymine (CH3)
ARN: Uracile (H)
→ A=U
Qui ente ADN et ARN possède une complémentarité intramoléculaire?
L’ARN possède une complémentarité intra moléculaire (contrairement à l’ADN)
==> formation de structure secondaires
→ ARN peut se replier sur lui-même
(car comme nature chimique proche de l’ADN: tendance à faire des appariement intramoléculaires ==> empêché par des prot)
Différence entre thymine et uracile?
L’uracile qui diffère slmt de la thymine par l’absence d’un grp méthyle sur le carbone 5’ de la base azotée
3 aspects importants à la synthèse de l’ARN:
- Brin antiparallèle
- Complémentaire
- Sens synthèse ARN: 5’→3’
Structure tridimensionnelle de l’ARN
+ utilité pour chaque Type d’ARN
L’ARN simple brin contient souvent de courtes séquences nucléotidiques qui peuvent s’apparier à d’autres séquences complémentaires selon le même principe que celui qui conduit 2 ARN complémentaires à former une double hélice, et qui sont localisés ailleurs dans la même molécule (complémentarité intermoléculaire)
- Permet aux ARN ribosomaux, de transfert et petits ARN d’assumer des fonctions catalytiques et structurales
- L’ARNm n’a pas de fonction structurale ni catalytique, c’est simplement un support de l’info qui va être utilisé pour faire des prot
Mais les autres ARN ont une vraie fonction
Le fait d’avoir cette structure tridimensionnelle permet d’interagir avec l’espace cellulaire et les autres protéines/sucres/lipides
Déroulement de la Synthèse de l’ARN est une réaction de…
Donner les 3 étapes
Réaction de POLYMÉRISATION
ADN = MATRICE
ARN = COPIE
- Séparation des 2 brins d’ADN
- Précurseur (ARN) = Ribonucléotide triphosphate (NTP)
-
Grp OH:
— Attaque nucléophile
— Libération de diphosphate (pyrophospate)
— Création de liaison covalente avec nouveau nucléotide
→ Fait par les ARNpol
→ 1 seul des 2 brin d’ADN est copié
Qu’est-ce qui détermine l’appariement?
Ce n’est pas l’ARNpol qui choisit les ribonucléotides à apparier
C’est la capacité des NTP (ribonucléotides triphosphates) à venir s’apparier au brin matrice selon la complémentarité des bases
Importance de quel brin est utilisé pour la transcription?
- L’information contenue dans l’ARN change dépendant s’il est transcrit sur le brin matrice ou complémentaire de l’ARN (= pas la même info)
+ ARN différent - l’ARNpol doit donc “savoir” quel brin elle doit transcrire, où, dans quel sens, etc.
Vitesse de transcription chez les eucaryotes:
30 nucléotides/sec
Différences entre ADNpol et ARNpol: (4)
+ 3 pts communs
Points communs:
- Précurseurs nucléotides triphosphate
- Polymérisent 5’ 3’
- ADN comme matrice (sauf télomérase)
ADNpol:
- Réplication
- Nécessite une amorce
- Font très peu d’erreurs (proofreading)
- Précurseurs désoxyribonucléotides dNTP
ARNpol:
- Transcription
- Pas besoin d’amorce
- Erreurs plus fréquentes (proofreading)
- Précurseurs Ribonucléotides NTP
Les ARNpol (virus - procaryotes - eucaryotes)
Pol virale:
→ parfois 1 seule prot. ex: sida
Pol procaryote:
→ 4 sous-unités
3 pol chez les eucaryotes:
→ pol1, pol2, pol3
→ 10-12 SU, certaines identiques, d’autres non (paralogues) d’autres encore n’ont rien à voir
certains sont orthologues avec les procaryotes
⚠︎ A noter le domaine CTD (C terminal domain) de l’ADN pol II
3 types d’ARNpol chez les eucaryotes:
On dit qu’elles sont comment?
Multiples sous-unités
Protéines différentes → spécificité des fonction
- ARNpol I
- ARNpol II
- ARNpol III
= PARALOGUES
Est-ce que les ARNpolymérases sont capables de reconnaître les gènes et les brins à copier?
De quoi ont-elles besoin?
NON
→ Nécessité d’un promoteur
Qu’est-ce qu’un promoteur? (3)
= Séquence qui caractérise la début d’un gène (se trouve avant l’exon 1) et donne l’info de quel brin est à transcrire et dans quelle direction (sens ∆ → info génétique ne va pas dans la même direction tout le long du gène)
Facteurs généraux de transcription reconnaissent le promoteur et y fixent l’ARNpol sur le bon brin au bon endroit
⇢ transcription 5’-3’ (donc lecture 3’ 5’)
(donc aide à démarrer la synthèse)
Déroulement de l’initation de la transcription (4)
- Promoteur: situé en début du gène
- Facteurs généraux de transcription (GTFs): complexes de protéines qui se fixent sur le promoteur (se lient à un double brin)
- Hélicase sépare les brins d’ADN
- ARNpol: synthèse
Rôle des facteurs généraux de transcription II: (+4étapes)
Les facteurs généraux de transcription II aident les ARNpol II à reconnaître le promoteur et le sens de la transcription
- Séquence TATA
-
TATA Binding Protein se fixe sur la séquence TATA (ADN)
=> Recrutement - Facteurs de transcription II reconnaît amorce TATA
- Recrutement de l’ARNpol II
Quelles sont les 2 catégories d’ARN?
(2 types chez les non-codants)
- ARN fonctionnant comme effecteurs (non-codants)
⇢ ils ont la capacité d’effectuer des tâches dans la C (ø traduits en prot)
- ARN ribosomaux
- ARNt
- petits ARN (snoRNA/snRNA)
→ ont une structure bien définie et nécessaire à leur fonction - les tous petits ARN (micro et piwi)
- les longs ARN non-codants (séq. définit leur fonction)
- ARN portant une information génétique (codants = traduit en prot)
==> majorité des gènes
- ARNm
→ pas de structure globale précise
Expliquer la maturation des ARN ribosomaux
On a l’ARNr 18S, 5.8S et 28S (pol 1)
→ Grande sous-unité: ARN 28S, 5.8S, 5S
→ Petite sous-unité: ARN 18S
S: Coeff de sédimentation à partir de gradients (= taille) dans chaque sous-unité du ribosome (vient de la vitesse de sédimentation pendant la centrifugation)
À partir de quoi est faite la maturation des ARNr?
Faite à partir de 2 précurseurs (45S et un autre)/gènes
Proportion (masse) d’ARNr en fonction de la totalité des ARN:
Grande majorité de la masse totale d’ARN: 80%
=> ~2x10•6 molécules/cellule
Biogenèse des microRNAs + rôle
6 étapes
Formation de structures secondaires sur les ARNm ou sur les longs ARN non-codants
- formation du pré-miRNA sur l’ARN
- excision par prot. Drosha
- prot. EXPO5 l’amène dans le cytoplasme
- processus de maturation avec prot. Dicer
- appariement avec ARNm ⇢ RISC complex
- décide de la dégradation ou traduction de l’ARNm → influence expression génique
(des structures secondaires peuvent se former sur les ARNm (microRNA s’y fixent) ou longs ARN non codants)
Biogenèse des piwiRNAs
- Conservation d’ARN précurseurs simple brins longs
- Clivage en petites séq. d’ARN entre 24 et 30 nucléotides
- Association avec prot. piwi (Aubergine)
Caractéristiques des ARNm: (6)
- Rôle
- % de la masse totale d’ARN qu’ils représentent
- Combien d’ARNm (types) différents pas cellule?
- Taille?
- Nb de molécules? (Par cellule)
- Chaque ARNm mature code pour une prot
- 3-5% de la masse totale d’ARN (mais très nombreux)
- ~10000 ARNm différents par cellule
- Taille très variable (500 à 10 000 nucléotides)
- Nb de molécules variables selon le gène
- 300 000 molécules par cellule
Épissage simple (spicling) processus
Dans le noyau, co-transcriptionnel
- Élimination des introns car seule la séq. dans les exons est utile pour la synthèse de prot
- ARNpol commence par synthétiser la totalité du brin d’ADN = trancrit primaire
- Mécanisme d’épissage accomplit ensuite l’excision des introns et la liaison des exons entre eux
Visualisable par microscope électronique
Épissage def
Processus par lequel des séquences introniques sont excisées des transcrit primaires dans le noyau pour donner naissance aux ARNm matures
Signaux d’épissage sur ARNm situés au niveau des:
- Introns (3 séquences nucléotidiques)
- Exons (2 séquences nucléotidiques)
INTRONS (que sur le transcrit primaire):
- Début (5’): GU
- Fin (3’): AG
- ~30 nucléotides avant l’extrémité 3’ de l’intron, il y a un A qui constitue le point de branchement du lasso formé dans la réaction d’épissage
EXONS (sur le transcrit primaire et retrouvé sur ARNm mature)
- Extrémités AG-G
Qu’est-ce qui est transcrit en ARNm (ce qui est traduit) ?
Le promoteur est-il présent sur l’ARNm? Est-il traduit?
Gène (exons)
→ promoteur non transcrit
==> ARNm mature a toujours un peu de séquences non codantes!!! (début/fin)
Mécanisme d’épissage: déroulement
- L’intron est excisé par 2 réactions de trans-estérification successives (attaques nucléophiles)
- D’abord excision au niveau de la fin (3’) de l’exon précédent
- La base A située 30 nucléotides avant la fin de l’intron se lie avec le bout 5’ de l’intron excisé (formation du lasso)
- L’extrémité 3’ de l’exon précédent (termine par OH) attaque l’extrémité 5’ de l’exon suivant pour exciser l’intron
- Liaison covalente entre les deux exons, le lasso (intron) → dégradé
==> ARN adopte des configurations dans l’espace → se fait grâce à l’ARNsn
Rôle du CTD (domaine C-terminal) de l’ARNpol II:
Le CTD est un échafaudage sur lequel repose les facteurs de polyadénylation, d’épissage et de coiffage
→ permet la maturation/modification des ARNm
Explique pq ce sont les ARN pol II qui transcrivent les ARNm
