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BCM 2501 > Cours 5 - Structure secondaire des acides nucléiques > Flashcards

Cours 5 - Structure secondaire des acides nucléiques Flashcards

1
Q

Quelle est la taille du génome humain en nombre de bases ?

A

Le génome humain contient environ 3 milliards (3 × 10⁹) de bases d’ADN.

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Q

Quelle proportion du génome code pour des protéines ?

A

Moins de 3% du génome humain est constitué de gènes codants pour les protéines, ce qui signifie que la majorité de l’ADN a d’autres fonctions.

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3
Q

Quelle proportion de l’ADN est transcrite en ARN ?

A

Plus de 75% de l’ADN du génome humain est transcrit en ARN, bien que la majorité de ces transcrits ne codent pas pour des protéines.

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4
Q

Quels sont les quatre types généraux de transcrits d’ARN ?

A

Il existe quatre types généraux de transcrits d’ARN :

  1. ARN messager (ARNm) (~20 000 gènes).
  2. ARN ribosomaux (ARNr).
  3. Petits ARN non-codants (sRNA) et pseudogènes.
  4. Longs ARN non-codants (lncRNA).
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5
Q

Que sont les longs ARN non-codants (lncRNA) et quelles sont leurs caractéristiques ?

A

Les longs ARN non-codants (lncRNA) sont une nouvelle classe d’ARN de plus de 200 bases.

  • Il en existe plus de 100 000.
  • Ils sont peu caractérisés.
  • Certains ont des rôles biologiques critiques.
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6
Q

Quels types de maladies sont associés aux lncRNA ?

A

Plusieurs lncRNA sont liés à diverses maladies, notamment :

  • Cancer.
  • Maladies cardiovasculaires.
  • Maladies neurodégénératives.
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7
Q

Comment les lncRNA peuvent-ils former des structures complexes ?

A

Les lncRNA peuvent interagir avec d’autres molécules via des liaisons ARN-protéines et ARN-ARN, ce qui leur permet d’adopter des structures complexes et fonctionnelles.

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8
Q

Quels sont quelques exemples de génomes composés d’ARN ?

A

Certains virus ont un génome d’ARN, notamment :

  • SARS-CoV-2 (COVID-19).
  • VIH.
  • Poliovirus.
  • Rhinovirus (rhume).
  • Virus de l’influenza.
  • Hépatite C.
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9
Q

Quels types d’ARN sont impliqués dans la synthèse des protéines ?

A

La synthèse protéique implique plusieurs types d’ARN :

  • ARN messager (ARNm) : porte l’information génétique.
  • ARN de transfert (ARNt) : apporte les acides aminés.
  • ARN ribosomal (ARNr) : structure des ribosomes.
  • ARN de la particule de reconnaissance du signal : impliqué dans le ciblage des protéines.
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10
Q

Quels ARN sont impliqués dans la réplication de l’ADN ?

A

Deux ARN jouent un rôle clé dans la réplication de l’ADN :

  • ARN télomérase : allonge les télomères.
  • Ribonucléase MRP (RNase MRP) : intervient dans la maturation de l’ARN ribosomal et d’autres processus.
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11
Q

Quels ARN sont impliqués dans la modification de l’ARN ?

A

Plusieurs petits ARN modifient d’autres ARN :

  • Petit ARN nucléolaire (snoRNA) : modification chimique des ARNr.
  • Ribonucléase P (RNase P) : maturation des ARNt.
  • Petit ARN nucléaire (snRNA) : impliqué dans l’épissage des ARNm.
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12
Q

Quels ARN ont une fonction régulatrice ?

A

Certains ARN régulent l’expression des gènes :

  • ARN CRISPR (utilisé en CRISPR-Cas9 pour l’édition génétique).
  • Petit ARN interférant (siRNA) : dégrade des ARNm spécifiques.
  • MicroARN (miRNA) : inhibe la traduction des ARNm.
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13
Q

Quels sont les ARN parasites et comment fonctionnent-ils ?

A

Les ARN parasites sont des éléments infectieux qui utilisent la machinerie cellulaire pour se répliquer :

  • Viroïdes : ARN pathogènes infectant les plantes.
  • Virusoïdes : petits ARN circulaires associés à certains virus.
  • ARN satellites : nécessitent un virus helper pour leur réplication.
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14
Q

Pourquoi l’ARN est-il considéré comme un précurseur de la vie ?

A

L’ARN possède deux propriétés clés :

  1. Stockage de l’information génétique, comme l’ADN.
  2. Catalyse de réactions chimiques, comme les enzymes.

Ces caractéristiques suggèrent que l’ARN pourrait être le précurseur de la vie sur Terre.

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15
Q

Quelles bases azotées appartiennent aux pyrimidines et aux purines ?

A

Pyrimidines :
- Cytosine (C) → ADN et ARN.
- Uracile (U) → ARN uniquement.
- Thymine (T) → ADN uniquement.

Purines :
- Adénine (A) → ADN et ARN.
- Guanine (G) → ADN et ARN.

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16
Q

Quelle est la structure du noyau pyrimidine et où se lie le ribose ?

A

Le noyau pyrimidine est monocyclique.

Le ribose s’y attache via une liaison en position 1.

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17
Q

Quelle est la structure du noyau purine et où se lie le ribose ?

A

Le noyau purine est bicyclique.

Le ribose se lie en position 9 de la purine.

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17
Q

Qu’est-ce qu’un nucléoside et comment est-il structuré ?

A

Un nucléoside est composé de :

  • Une base azotée (pyrimidine ou purine).
  • Un pentose (ribose ou désoxyribose).
  • La liaison entre la base et le sucre est une liaison glycosidique au carbone anomérique, qui peut adopter une conformation syn ou anti.
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18
Q

Quelle est la nomenclature des nucléosides pour les bases pyrimidiques et puriques ?

A

Pour les pyrimidines, on ajoute -idine à la base (ex. cytidine).

Pour les purines, on ajoute -osine à la base (ex. adénosine).

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19
Q

Quel est le rôle du pentose dans la solubilité des nucléosides ?

A

Le pentose augmente la solubilité des nucléosides dans l’eau par rapport aux bases azotées seules, facilitant ainsi leur transport et leur métabolisme dans la cellule.

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20
Q

Pourquoi les nucléotides sont-ils considérés comme des acides polyprotiques ?

A

Les nucléotides sont des acides polyprotiques car ils possèdent plusieurs groupes ionisables, notamment les groupes phosphate, qui peuvent perdre plusieurs protons en fonction du pH.

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21
Q

Pourquoi les nucléotides absorbent-ils fortement la lumière ultraviolette (UV) ?

A

Les nucléotides absorbent fortement les UV en raison de l’aromaticité de leurs bases azotées, qui contiennent des cycles hétérocycliques conjugués capables d’absorber l’énergie lumineuse dans la gamme UV.

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22
Q

Quels sont les quatre nucléotides les plus communs dans l’ARN à pH neutre ?

A

Les nucléotides les plus communs dans l’ARN à pH neutre sont :

  • Adénosine 5’-monophosphate (5’-AMP).
  • Guanosine 5’-monophosphate (5’-GMP).
  • Uridine 5’-monophosphate (5’-UMP).
  • Cytidine 5’-monophosphate (5’-CMP).
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23
Q

Quels sont les pKa des nucléotides monophosphates (NMPs) ?

A

Les valeurs de pKa des nucléotides monophosphates (NMPs) sont :

  • 5’-AMP : 3,8 (N1)
  • 5’-GMP : 9,4 (N1) et 2,4 (N7)
  • 5’-CMP : 4,5 (N3)
  • 5’-UMP : 9,5 (N3)
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24
Quelle est la valeur moyenne du pK1 des phosphates des nucléotides ?
La valeur moyenne du pK1 du groupe phosphate des nucléotides est 1, indiquant qu’il est fortement acide et perd facilement un proton.
25
Quelle est la valeur moyenne du pK2 des phosphates des nucléotides ?
La valeur moyenne du pK2 du groupe phosphate des nucléotides est 6, ce qui signifie qu’une deuxième déprotonation peut se produire à un pH physiologique.
26
Quelle est la charge nette des nucléotides monophosphates (NMPs) à pH neutre ?
À pH neutre, les bases azotées et le ribose ne sont pas chargés, mais le groupe phosphate porte une charge nette de -2.
27
Pourquoi l’absorption des UV est-elle une propriété clé des nucléotides ?
L’absorption des UV est une propriété clé des nucléotides et nucléosides en raison de leur structure aromatique, permettant leur analyse quantitative en laboratoire.
28
Pourquoi la lumière ultraviolette est-elle utile pour analyser les nucléotides et les nucléosides ?
L’absorption UV permet une analyse quantitative précise des nucléotides et nucléosides, notamment en mesurant l’absorbance à 260 nm pour déterminer leur concentration.
29
Comment les acides nucléiques sont-ils reliés et comment se forment-ils in vivo ?
Les acides nucléiques sont des polymères linéaires reliés par des liaisons phosphodiesters 3’-5’. In vivo, ils se forment par addition successive d’un nucléotide 5’-phosphate au groupe 3’-OH du nucléotide précédent.
30
Quelle est la différence de diversité conformationnelle entre l’ARN et l’ADN ?
L’ARN présente une plus grande diversité de conformations que l’ADN, ce qui lui permet d’adopter des structures tridimensionnelles complexes et d’avoir des fonctions variées, en plus du stockage de l’information génétique.
31
De quoi dépend la fonction physiologique d’un ARN ?
La fonction physiologique d’un ARN est déterminée par sa structure tridimensionnelle (conformation), qui influence son interaction avec d’autres molécules et son activité biologique.
32
Combien d’angles de torsion définissent la conformation des acides nucléiques et comment cela diffère-t-il des protéines ?
Contrairement aux protéines qui utilisent deux angles de torsion (phi et psi) pour définir leur conformation, les acides nucléiques en possèdent six : α, β, γ, δ, ε, ζ, permettant une plus grande flexibilité structurelle.
33
Comment la conformation du ribose est-elle définie et simplifiée ?
La conformation du ribose est décrite par cinq angles de torsion endocycliques : v0, v1, v2, v3, v4. Cependant, ces angles ne sont pas indépendants, donc on utilise une simplification appelée cycle de pseudorotation pour mieux modéliser ses conformations.
34
Qu’est-ce que l’angle glycosidique (χ) et que contrôle-t-il ?
L’angle glycosidique (χ) définit l’orientation de la base azotée par rapport au ribose, influençant ainsi la structure et la flexibilité des nucléotides.
35
Quels sont les trois conformations principales dans les projections de Newman ?
Les trois principales conformations dans les projections de Newman sont : - Trans (t) : 180˚ ± 30˚. - Gauche- (g-) : -60˚ ± 30˚. - Gauche+ (g+) : +60˚ ± 30˚.
36
Pourquoi le ribose n’est-il pas plan ?
Le ribose n’est pas plan car il possède des angles internes de 108˚, alors que les liaisons sp³ préféreraient 109.5˚. Cette différence entraîne des conformations éclipsées défavorables, favorisant ainsi des structures en enveloppe.
37
Qu’est-ce que la conformation en enveloppe (E) du ribose ?
Dans la forme enveloppe (E), quatre atomes du ribose sont dans un même plan, tandis que le cinquième atome dépasse d’environ 0,5 Å, créant une structure non plane.
38
Qu’est-ce que la conformation exo du ribose ?
Dans la conformation exo, le cinquième atome du ribose est situé du côté opposé au carbone C5’, modifiant ainsi la flexibilité et la dynamique des acides nucléiques.
39
Qu’est-ce que la conformation endo du ribose ?
Dans la conformation endo, le cinquième atome du ribose est du même côté que le carbone C5’, ce qui influence la structure des acides nucléiques et leur interaction avec d’autres molécules.
40
Qu’est-ce que la forme tordue “Twist” (T) du ribose ?
Dans la forme Twist (T), trois atomes adjacents du ribose sont dans un même plan, tandis que deux atomes adjacents sont disposés de chaque côté du plan, créant une torsion asymétrique.
41
Quelles sont les valeurs de l’angle glycosidique χ (Chi) dans les conformations anti et syn ?
Conformation anti : 180° ± 90°. Conformation syn : 0° ± 90°.
42
Comment l’angle glycosidique χ (Chi) est-il défini pour les pyrimidines et purines ?
- Pyrimidines (Y) : O4’-C1’-N1-C2. - Purines (R) : O4’-C1’-N9-C4. Cet angle définit l’orientation de la base azotée par rapport au ribose.
43
Quelle est la conformation glycosidique dominante dans les hélices de type A et B ?
Dans les hélices de type A et B, l’angle glycosidique χ est en conformation anti, ce qui éloigne la face Watson-Crick de la base par rapport au ribose.
44
Pourquoi la formation de paires de bases est-elle centrale dans la structure des acides nucléiques ?
La formation de paires de bases est essentielle non seulement pour les structures hélicoïdales, mais aussi pour d’autres structures d’ARN, où elles assurent la stabilité et l’architecture des molécules.
45
Comment les paires de bases sont-elles stabilisées dans les structures d’acides nucléiques ?
Les ponts hydrogène stabilisent les paires de bases. Dans les structures hélicoïdales, l’empilement des bases joue un rôle énergétiquement dominant dans la stabilisation de l’édifice moléculaire.
46
Quels autres types d’interactions entre bases existent en plus des paires Watson-Crick ?
En plus des paires Watson-Crick, on retrouve des interactions plus complexes, notamment : - Triplets de bases. - Quadruplets de bases.
47
Quelles sont les paires de bases canoniques ?
Les paires canoniques sont : - Watson-Crick : A-U et G-C. - Wobble (décalées) : G-U (présente dans l’ARN).
48
Qu’est-ce qu’une paire de base non-canonique ?
Les paires de bases non-canoniques incluent toutes les paires qui ne suivent pas les règles Watson-Crick ou qui adoptent une conformation G-U wobble.
49
Qu’est-ce que la classification de Leontis et Westhof des paires de bases ?
La classification géométrique de Leontis et Westhof organise les paires de bases en fonction de leur géométrie d’interaction, telle qu’observée dans les structures d’ARN.
50
Pourquoi la classification de Leontis et Westhof met-elle l’accent sur l’isostéricité ?
Cette classification met l’accent sur l’isostéricité, c'est-à-dire la capacité des bases à occuper un espace similaire en 3D, ce qui est important pour l’analyse évolutive des ARN.
51
À quoi sert la nomenclature de Leontis et Westhof ?
1. Décrire avec précision les structures d’ARN (paires, triplets et quadruplets de bases). 2. Identifier les motifs structurels basés sur les séquences d’ARN.
52
Quels sont les paramètres essentiels définis par la classification de Leontis et Westhof ?
Pour spécifier la géométrie des paires de bases, trois paramètres suffisent : 1. Les faces d’interaction des bases (3 types). 2. L’orientation relative des liaisons glycosidiques (cis ou trans).
53
Quels paramètres accessoires peuvent être ajoutés dans la classification de Leontis et Westhof ?
1. L’orientation syn ou anti des liaisons glycosidiques. 2. L’orientation locale des brins dans la structure d’ARN.
54
Comment les bases interagissent-elles entre elles dans la classification de Leontis et Westhof ?
Les bases interagissent à travers une ou plusieurs faces, influençant ainsi la géométrie des paires et des motifs d’ARN.
55
Quelles sont les trois faces principales d’interaction des purines (A et G) ?
Les purines peuvent interagir via : 1. Face Watson-Crick (WC) : GN2, GN1, GO6, AC2, AN1, AN6. 2. Face Hoogsteen : RN7, GO6, AN6. 3. Face du sucre : GN2, AC2, RN3, RO2'.
56
Quelles sont les trois faces principales d’interaction des pyrimidines (U et C) ?
Les pyrimidines peuvent interagir via : - Face Watson-Crick (WC) : YO2, YN3, CN4, UO4. - Face C-H ou Hoogsteen : CN4, UO4, YC5, YC6. - Face du sucre : YO2, YO2'.
57
Quelle est l’orientation relative des liaisons glycosidiques dans les paires canoniques et non-canoniques ?
Paires canoniques : cis Watson-Crick/Watson-Crick. Paires non-canoniques : trans Watson-Crick/Watson-Crick.
58
Pourquoi les structures hélicoïdales sont-elles importantes dans l’ADN et l’ARN ?
Les structures hélicoïdales sont prépondérantes chez l’ADN et l’ARN, car elles permettent une compaction efficace de l’information génétique et favorisent la stabilité structurale.
59
Quelle est la répartition des paires de bases et du squelette ribose-phosphate dans les hélices d’ADN et d’ARN ?
Les paires de bases se trouvent au centre de l’hélice. Le squelette ribose-phosphate est en périphérie, assurant la stabilité et l’interaction avec d’autres molécules.
60
Quelles sont les caractéristiques des hélices de type A et quel type d’acide nucléique les adopte ?
Les hélices de type A sont gros et trapus et sont typiquement adoptées par l’ARN.
61
Quelles sont les caractéristiques des hélices de type B et quel type d’acide nucléique les adopte ?
Les hélices de type B sont longues et minces et sont typiquement adoptées par l’ADN.
62
Quels sont les paramètres structuraux de l’ADN de type B ?
- Hélice droite. - Angle Chi en conformation Anti. - Ribose en conformation C2’-endo. - 10 bases par tour. - Sillon majeur : 12 Å de large, 8 Å de long.
63
Quels sont les paramètres structuraux de l’ARN de type A ?
- Hélice droite. - Angle Chi en conformation Anti. - Ribose en conformation C3’-endo. - 11 bases par tour. - Sillon majeur : 3 Å de large, 14 Å de long.
64
Pourquoi le sillon majeur est-il important pour la reconnaissance des acides nucléiques par les protéines ?
Le sillon majeur a un plus grand potentiel de reconnaissance spécifique des séquences des acides nucléiques, car il expose des motifs moléculaires uniques pour les interactions avec les protéines.
65
Comment les protéines interagissent-elles avec le sillon majeur de l’ADN ?
Les hélices α et les feuillets β à deux brins peuvent facilement pénétrer le sillon majeur de l’ADN. Cela permet aux facteurs de transcription et enzymes de reconnaître spécifiquement les séquences d’ADN.
66
Pourquoi l’ARN ne peut-il pas être reconnu de la même manière que l’ADN par les protéines ?
Le sillon majeur de l’ARN est trop étroit, ce qui empêche une pénétration facile des hélices α ou des feuillets β, limitant les interactions directes des protéines avec l’ARN.
67
Comment certaines structures de l’ARN permettent-elles une reconnaissance par les protéines ?
Certaines perturbations de l’ARN (paires de bases non canoniques, bulges, boucles terminales et internes) élargissent le sillon majeur, permettant l’interaction avec une hélice α ou un feuillet β.
68
Qu’est-ce que la structure primaire de l’ARN ?
La structure primaire de l’ARN est la liste des nucléotides liés de façon covalente, allant de l’extrémité 5’ à l’extrémité 3’.
69
Qu’est-ce que la structure secondaire de l’ARN et comment est-elle formée ?
La structure secondaire est définie par les paires de bases canoniques : A-U, G-C (Watson-Crick) et G-U (Wobble). La formation d’une hélice est probable lorsque 2 ou 3 paires de bases adjacentes se forment.
70
Qu’est-ce que la structure tertiaire de l’ARN ?
La structure tertiaire est définie par les interactions entre les éléments de structure secondaire. Elle représente la structure tridimensionnelle complète de l’ARN.
71
Comment définit-on la structure tertiaire de l’ARN ?
La structure tertiaire est l’arrangement tridimensionnel des motifs d’ARN, incluant : - La double hélice. - D’autres motifs spécifiques permettant des interactions tertiaires stabilisantes.
72
Comment repérer les interactions tertiaires dans un diagramme en forme d’arc ?
Une interaction tertiaire est indiquée par le croisement de deux lignes dans un diagramme en arc, ce qui représente des contacts structuraux entre motifs secondaires distants.
73
Qu’est-ce qu’un pseudonœud dans une structure ARN ?
Un pseudonœud est une structure formée par un croisement entre les liaisons secondaires, impliquant des paires de bases canoniques situées dans des régions non adjacentes de la séquence.
74
De quoi sont constituées les structures secondaires des ARN ?
Les structures secondaires sont formées par l’enchaînement de régions appariées et non-appariées, stabilisées par des paires de bases canoniques (A-U, G-C et G-U).
75
Pourquoi les régions non appariées des ARN sont-elles importantes ?
Elles contiennent des motifs structuraux spécifiques. Elles jouent un rôle clé dans la formation de la structure tertiaire et dans les interactions intermoléculaires essentielles à la fonction de l’ARN.

BCM 2501 (13 decks)

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