Cours 5_Introns et épissage alternatif

Question 1

Quelle est la différence entre l’ADN codant et non codant ?

Answer 1

L’ADN extra-génique peut être composé d’ADN extra-génique (ADN répétitif, satellite ou de séquences régulatrices) qui résulte en de l’ADN non codant. Il y a aussi l’ADN génique, composé d’introns, qui sont aussi des séquences régulatrices qui font partie de l’ADN non codant.
L’ADN génique est composé d’introns, mais aussi d’EXONS qui compose à lui seul l’ADN codant.

Question 2

une séquence d’ADN non codante est située entre …?

Answer 2

2 exons.

Question 3

Que se passe-t-il avec une séquence d’ADN non codante interrompant la séquence codante d’un gène polypartite?

Answer 3

elle n’est pas conservée dans l’ARNm et elle est éliminée par excision épissage au cours de la maturation du messager.

Question 4

Les introns sont présents chez quelles espèces ?

Answer 4

dans les trois règnes: les introns sont présents dans le génome nucléaire, mais aussi dans le génome des mitochondries et des chloroplastes

Question 5

Quelles sont les 3 phases d’introns ? explique ++

Answer 5

phase 0 (ou 3) : introns situés entre deux codons (donc après le 3e nucléotide d’un codon)
phase 1: introns situés après le premier nucléotide d’un codon
phase 2: introns situés après le deuxième nucléotide d’un codon

Question 6

Quelles sont les classes d’introns selon leur processus d’épissage ? explique.

Answer 6

1. auto-épissable (introns du groupe 1 et 2 capables de s’auto-épisser grâce à un repliement dépendant de leur structure). ils se coupent par eux-même par transestérification : d’abord une du coté 5’ de l’intron, ce qui libère le 3’-OH de l’exon amont.
2. introns “splicéosomaux” (spliceosomal introns) identifiés par des signaux particuliers qui permettent leur épissage par un complexe ribonucléoprotéique appelé splicéosome.

Question 7

Qu’est-ce que les introns splicéosomaux ?
les introns splicéosomaux sont spécifique à quel règne ?

Answer 7

les introns “splicéosomaux” (spliceosomal introns) sont identifiés par des signaux particuliers qui permettent leur épissage par un complexe ribonucléoprotéique appelé splicéosome. Ils sont spécifiques aux eucaryotes.

Question 8

explique ces différents sites des introns splicéosomaux :
-le site donneur
-le site accepteur
-le point de branchement
-la chaîne de polypyrimidine

Answer 8

-le site donneur : frontière entre l’extrémité 5’ de l’intron en amont et l’exon qui le précède
-le site accepteur : frontière entre l’extrémité 3’ de l’intron en aval et l’exon qui le suit.
-le point de branchement : molécule d’adémnine dans l’intron, plus proche du site accpeteur qui interagit avec le site donneur lorsque l’intron est retiré de l’ARNmessager
-la chaîne de polypyrimidine: suite de pyrimidines située avant le site accepteur, dans la majorité des introns splicéosomaux.

Question 9

Quels sont les différents modes d’épissage alternatif des introns?

Answer 9

1. la sélection d’un exon
2. la sélection mutuellement exclusive entre deux exons.
3. la sélection alternative d’un site d’épissage en 5’ ou 3’
4. la rétention d’intron

Question 10

Explique les 4 différents modes d’épissage alternatif.

Answer 10

1. la sélection d’un exon: un exon du gène peut être retenu ou ignoré dans l’ARN épissé
2. la sélection mutuellement exclusive entre deux exons: l’un ou l’autre est présent dans l’ARN après l’épissage, mais jamais les deux simultanément
3. la sélection alternative d’un site d’épissage en 5’ ou 3’: la frontière de l’intron enlevé est modifiée et la longueur de l’exon retenu change donc elle aussi, selon la portion d’exon qui a été enlevée avec l’intron retiré.
4. la rétention d’intron: une portion génique ayant les caractéristiques typiques d’un intron peut être retenue dans l’ARNm épissé au lieu d’être enlevée

Question 11

Quel est le rôle de l’épissage alternatif ?

Answer 11

diversification des produits des gènes

Question 12

quels sont certains arguments qui permettent de prouver l’importance de l’épissage alternatif ?

Answer 12

• 95% des gènes contiennent des introns qui subissent de l’épissage alternatif
  -les mutations au niveau des sites d’épissage peuvent affecter les possibilités d’épissage alternatif d’un gène, et même engendrer des maladies génétiques (car affecte les protéines produites)
  -62% des mutations causant des maladies chez l’humain affecteraient les sites d’èpissage plutôt que les séquences codantes elles-mêmes.

Question 13

Quelle est la cause de la dégradation des ARNs messagers non-sens?

Answer 13

Codon stop prématuré = ARNs messagers non-sens. Leur dégradation est un mécanisme de régulation important.

Question 14

Comment se produit le processus de régulation de la dégradation des ARN messagers non-sens?

Answer 14

1. détection des ARN messagers non-sens via les jonctions exon-exon repérables dans l’ARN messager mature. Un complexe de jonction exon-exon (EJC) se fixe en amont de chaque jonction exon-exon à une distance d’environ 20 à 24 nucléotides de la jonction
2. l’ARN messager mature et les EJCs associés forment un complexe lu par les ribosomes.
3. Au cours de la traduction, les ribosomes enlèvent les EJCs et arrêtent la traduction au premier codon STOP
4. si le STOP est prématuré = il reste au moins un EJC
5. le complexe ARN messager - EJC est repéré par la machinerie de dégradation des ARNs messagers non-sens VOIR DIAPO 10!!!

Question 15

Qu’est-ce qu’un ARN non codant ? donne des exemples.

Answer 15

ARN qui ne code pas pour une protéine, mais qui peut quand même jouer un rôle important.
les petits ARN du nucléole (snoRNA), les micro-ARNs (miRNA) et les petits ARNs interférents (siRNA), sont connus pour réguler l’expression des gènes. Les introns qui codent pour ces ARN sont donc directement impliqués dans le contrôle de la production de nombreuse protéines

Question 16

les parties qui codent pour le microARN forme quelle genre de structure et pour quelle raison forme-t-il cette structure ?

Answer 16

environ 21-22 nucléotides de long, transcrits primaires (pri-miARN) produites par l’ARN polymérase II. Environ la moitié des gènes de microARN humains sont dans des introns des gènes de protéines. Les parties codant pour le microARN forment des structures d’épingle à cheveux en boucles imparfaites. Un complexe nucléaire appelé microprocesseur sépare les pré-miARN en boucles à cheveux du reste de la transcription primaire, permettant l’exportation des pré-miARN à travers les pores nucléaires vers le cytoplasme.

Question 17

Quelles sont les deux théories de l’origine des introns splicéosomaux?

Answer 17

1. théorie des introns tôt: introns des eucaryotes proviennent d’un ancêtre procaryote commun
2. théorie des introns tard: introns splicéosomaux sont apparus exclusivement chez les eucaryotes via des gains d’introns qui se sont produits pendant l’évolution

Question 18

Qu’est-ce que la transcription inverse ?

Answer 18

un ARN messager mature est converti en une séquence d’ADN complémentaire. Il y a une recombinaison génomique avec le gène initial, où les introns situés dans le gène sont perdus. Des introns entiers peuvent ainsi être supprimés sans affecter les exons voisins.

Question 19

Qu’est-ce que la transposition d’intron?

Answer 19

Intron retiré d’un ARNm qui s’insère dans un autre ARNm du même gène ou d’un gène différent. (transcription inverse et recombinaison génomique)

Question 20

Qu’est-ce que le transfert d’intron entre deux gènes paralogues?

Answer 20

transfert d’intron entre deux gène provenant d’un gène ancestral

Question 21

Qu’est-ce que l’insertion d’un tranposon?

Answer 21

une séquence d,ADN mobile dans le génome, s’insère dans un gène et convertie en intron au fil de l’évolution.

Question 22

Comment fonctionne l’auto-épissage d’introns du groupe II ?

Answer 22

Les introns se coupent eux-même et se déplacent dans un autre gène tout seuls.

Question 23

Quelle est la différence entre l’évolution des introns par mutations introniques globales vs locales ?

Answer 23

globales: quand il y a interaction d’un gène avec une autre séquence nucléotidique issue du génome = insertion ou des suppressions complètes d’introns dans le gène.

locales: le gène est modifié par des mutations ponctuelles (mutation des nucléotides ou de petits blocs de nucléotides à l’intérieur du gène). Divers effets sur les introns, selon l’endroit où elles se produisent

Question 24

Quelles sont les cas particuliers de glissements d’introns? diapo 15

Answer 24

1. duplication ou spéciation: deux sites donneurs (D1 et D2) et un accepteur (A1) pour l’épissage
2. profil d’épissage alternatif inchangé
3. D2 évolue en un site d’épissage fort = D2 -A1 devient l’isoforme majeur
4. mutation créant un nouveau site accepteur A2 à la même distance que A1 que D2 de D1 qui évolue en un site fort. Crée donc deux positions d’introns = la suppression d’intron ressemblera à un gain d’intron parce que la séquence intronique d’origine s’est complètement éloignée.

Question 24

Qu’est-ce qu’un spliceosome? Comment évolue-t-il énergétiquement selon son activité?

Answer 24

complexe de plus de 150 protéines et de 5 petites ribonucléoprotéines nucléaire snRNP: U1, U2, U4/U6 et U5
snRNP : plusieurs protéines et un ARN de 100 à 300 nucléotides qui va reconnaître des séquences caractéristiques aux sites d’épissage. La composition du spliceosome évolue au fur et à mesure des snRNP nécessaires à son activité de manière ATP-dépendante selon quatre complexe E, A, B et C

Question 24

Quelles sont les différentes caractéristiques des sites d’épissage 5’ et 3’ ?

Answer 24

ils ont chacune des séquences consensus
dinucléotides invariants GU pour 3’ et AG pour 5’
entre les sites 3’ et 5’ : A conservé
le site d’épissage en 3’ contient une séquence riche en pyrimidine (Y)

Question 25

Quel est le mécanisme des différents complexes ATP-dépendants du complexe du spliceosome durant l’épissage alternatif ?

Answer 25

le complexe E : étape d’engagement avec la reconnaissance des sites d’épissage par la snRNP U1 et l’hétérodimère U2AF
le complexe A : arrivée du snRNP U2
le complexe B : indique la liaison avec les snRNP U4/U6 et U5 et le largage de U2AF. le départ de la snRNP U1 et de la snRNP U4 permet la liaison de la snRNP U6 au site d’épissage 5’.
pour finir la snRNP U6 s’associe avec la snRNP U2 permettant d’obtenir le complexe mature et actif C

Question 26

Explique quelles sont les deux réactions successives de transestérification.

Answer 26

le 2’OH sur le A au site de branchement attaque le G au site 5’ d’épissage. Le lien entre le sucre et le phosphate au site 5’ d’épissage est coupé et le 5’ de l’intron s’attache au A dans le site d’embranchement.

le 3’OH libéré de l’exon du site d’épissage 5’ attaque le groupe phosphate du site 3’ d’épissage 5’ attaque le groupe phosphate du site 3’ d’épissage. Épissage entre les deux exons et la libération de l’intron. Morceau éliminé provient du lien entre l’extrémité 5’ de l’intron avec le site de branchement A et la forme caractéristique de lasso. Aucun besoin énergétique nécessaire.

Question 27

Qu’est-ce que la force des sites entre les sites d’épissage et les séquences consensus?

Answer 27

selon la similitude entre les sites d’épissage par rapport aux séquences consensus, une force de site est déterminée

Question 28

Qu’est-ce qui est utilisé pour réduire les affinités entre les sites d’épissage et les séquences consensus ?

Answer 28

des régions régulatrices plus conservée. Ce sont des séquences courtes et dégénéres appelées éléments régulateurs d’épissage (SRE (splicing regulatory element))
ISE et ESE = activatrices
ESS et ISS inhibitrices
il y a aussi plusieurs facteurs d’épissage qui viennent se fixer en trans pour réguler finement la sélection des sites d’épissage.

Question 29

Qu’est-ce que les protéines SR ?

Answer 29

protéines sérines/arginines (SR) avec 12 protéines dites classiques ont un ou deux domaines de reconnaissance à l’ARN (RRM) dans le domaine N-terminal et un domaine riche en répétition de sérines et arginines (SR)

Question 30

quelle est la différence entre les protéines SR e les heterogenous ribonuclear proteins (hnRNP)

Answer 30

les hnRNP ont une forte variabilité structurelle: un ou plusieurs domaines de liaison à l’ARN dont le plus comun est le RRM (domaine de reconnaissance ARN) et le domaine KH (hnRNP K homology) . les hnRNP avec 16 protéines canoniques n’ont pas de domaine RS pour intéragir avec d’autres protéines, mais un domaine auxiliaire avec les éléments régulateurs pour empêcher souvent leur utilisation

Question 31

Explique ces différents mécanismes de la régulation de l’épissage alternatif:
-la définition de l’exon et de l’intron
-le recrutement direct du spliceosome
-les modifications post-traductionnelles
-la signalisation

Answer 31

-la définition de l’exon et de l’intron: régulation des interactions entre les snRNP et les pré-ARNm durant l’assmeblage des complexes E et A
-le recrutement direct du spliceosome: recrutement des composants du spliceosome par les facteurs d’épissage tout en se liant à des régions régulatrices
-les modifications post-traductionnelles: la phosphorylation/désphosphorylation des protéines SR t hnRNP modifie leur activité et leur localisation. Interaction différente avec d’autres facteurs et d’autres pré-ARNm
-la signalisation: phosphorylation des protéines SR et hnRNP en aval des voies de signalisation cellulaire. cette modification est causée par un stress ou stimulus externe. C’est une réponse cellulaire pour s’adapter rapidement. Les facteurs d’épissage subissent alors des modifications post-traductionelles.

Question 32

mécanismes de régulation de l’épissage alternatifs supplémentaires aux 4 mentionnés dernièrement: Qu’est-ce que l’épissage co-transcriptionnel? Quels sont les deux modèles ? En quoi joue-t-il un rôle dans la régulation de l’épissage alternatif?

Answer 32

interaction des protéines SR avec le domaine C-terminal (CTD) de l’ARN polymérase II via leur domaine SR au cours de la transcription pour agir lors de l’épissage alternatif.
les deux modèles (non exclusifs) sont:
- recrutement de facteurs : CTD de l’ARN pol II utilisé comme plateforme de fixation pour les facteurs d’épissage
-modèle cinétique (vitesse de transcription): si des régions sont trop rapidement traversées, elles ne pourront pas jouer leur rôle de régulateur.

Question 33

mécanismes de régulation de l’épissage alternatif supplémentaires aux 4 mentionnés dernièrement: Qu’est-ce que le remodelage de la chromatine? quel est son rôle dans la transcription?

Answer 33

elle est importante dans l’initiation et l’avancement de la transcription. La vitesse de l’ARN pol II peut être contrôlée par l’ouverture de la chromatine: l’acétylation de la lysine 9 de l’histone 3 induit un état euchromatine et l’accélération de l’ARN pol II induisant l’exclusion de l’exon 18 du gène NCAM

Question 34

mécanismes de régulation de l’épissage alternatifs supplémentaires aux 4 mentionnés dernièrement:
explique pourquoi le contexte cellulaire joue un rôle dans l’épissage alternatif.

Answer 34

le profil d’épissage alternatif d’un même évènement d’épissage est différent d’un type cellulaire à un autre, et même dans un même type cellulaire soumis à diff conditions ou à différents temps.

Question 35

explique pourquoi la structure secondaires des pré-ARNm jouent un rôle dans la régulation de l’épissage alternatif?

Answer 35

permet de maintenir ou de bloquer des régions simples brins, contenant des séquences de liaison, qui sous cet état sont accessibles ou non à des facteurs d’épissage. La structure tige boucle formée par l’interaction des protéines hnRNP qui se fixe de part et d’autre de l’exon induisent son excision.