Le noyau Flashcards
Quelle est la structure générale du noyau ?
- enveloppe nucléaire : membrane interne et externe avec espace péri-nucléaire
- pore nucléaire
- nucléoplasme
- nucléole
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A quoi s’apparente un pore nucléaire ?
A une structure en panier de basket composée de 3 anneaux avec des filaments parallèles à l’axe
De quoi est constitué principalement le pore nucléaire ?
De protéines glycosylées : les nucléoporines de 50 à 100 nucléoporines différentes qui obstruent partiellement le pore
Quel est le rôle du pore nucléaire ?
Dans le transport noyau cytoplasme
Quelle est la taille du complexe, le diamètre du canal ?
- complexe de 100 nm
- canal du pore de 10 nm de diamètre au repos et jusqu’à 25 nm grâce un changement de conformation
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De quoi est composé le nucléoplasme ?
ADN, ARN, de protéines associées et d’une “matrice” composée essentiellement de lamines et de protéines de la charpente
Qu’est-ce que le nucléole ?
C’est l’usine de production des ribosomes
Qu’est-ce que les lamines ?
Des protéines fibreuses associées pour former un réseau, faisant partie du cytosquelette en tant que filaments intermédiaires donc stables
Quels sont les différents types de lamines codés par des gènes différents ?
- lamine B farnésylée -> ancrée à l’enveloppe nucléaire
- lamine A et C non farnésylée -> interagissent avec la lamine B le long de l’enveloppe et aussi présentes dans le nucléoplasme
Que se passe-t-il lors de la mitose et qu’est-ce que cela peut entrainer ?
Lors de la mitose, les lamines sont phosphorylées entraînant la rupture du réseau et l’enveloppe nucléaire s’effondre
Où se trouve les lamines ?
Principalement sous le cortex membranaire
Qu’est-ce que la progeria ou syndrome de Werner ?
C’est une maladie très rare de transmission autosomique dominante, où les malades présentent un vieillissement très accéléré dès l’âge de 2 ans et qui meurent vers 13 ans d’insuffisance cardiaque pour les formes les plus sévères
A quoi est due cette maladie ?
A des mutations du gène de la lamine A, soulignant l’importance des lamines
Quel est le transport bidirectionnel indispensable opéré entre le noyau et le cytoplasme ?
- passage de l’ARN du noyau au cytoplasme pour la traduction
- passage protéines du cytoplasme au noyau pour la réplication et la transcription
Quelles sont les caractéristiques de ce transport passif ?
- ne nécessite pas d’énergie
- molécules de petite taille < 10 nm
- ions, nucléotides, petites protéines (rare)
Quelles sont les protéines importées dans le noyau ?
Les enzymes, les facteurs de transcription…
Que faut il pour importer une protéine ?
- SLN
- petite protéine G Ran
- importine α et β
Qu’est-ce que les SLN ?
Ce sont des séquences de localisation cellulaires présentes dans toutes les protéines nucléaires de petites taille et variable d’une protéine à l’autre, composée d’acides aminés chargés positivement et pas clivés après l’entrée dans le noyau
Quel est le rôle primordial des SLN ?
- si on ajoute une SLN à une protéine qui n’en avait pas, elle rentre dans le noyau
- si on retire la SLN d’une protéine nucléaire, elle est alors incapable d’aller dans le noyau
Qu’est-ce que la protéine Ran ?
C’est un type de petite protéine G
Quelle est la composition du noyau en terme de protéine Ran et celles associées ?
Grande concentration de RAN GTP et une protéine GEF qui change Ran GDP en Ran GTP
Quelle est la composition du cytoplasme en terme de protéine Ran et celles associées ?
Grande concentration de Ran GDP et une protéine GAP qui change Ran GTP en Ran GDP, et donc une activité GTPasique importante dans le cytoplasme
Décrivez le cycle de Ran
Comment agit les importines ?
- la SLN est reconnue par des molécules “cargo”
- importine α (adaptateur) qui lie les protéines SLN
- importine β (molécules cargo) qui se lie à l’importine α pour consolider la liaison à la protéine SLN et se lie aux protéines Ran
Comment se fait alors l’importation active des protéines dans le noyau ?
Quelles sont les caractéristiques de la régulation de l’importation par des signaux extérieurs ?
- cacher ou démasquer la SLN
- surtout pour les protéines transcriptionnelles
- permet de transmettre un signal de l’extérieur de la cellule à l’intérieur du noyau
Qu’est-ce qu’un facteur de transcription ?
C’est une protéine se liant à l’ADN sur des régions “régulatrices” en particulier sur le promoteur des gènes avec le complexe de transcription général
Que permettent les facteurs de transcription ?
Ils permettent une spécificité de la transcription (expression) d’un gène
Donner un exemple de régulation de l’importation
Séquence SLN du NFkB masquée par un inhibiteur IFkB qui se détache s’il est phosphorylé par un signal extérieur
Sous quelle forme les ARN sont-ils transportés ?
Ils sont exportés liés à des protéines : transportés sous forme de ribonucléoprotéines
Qu’est-ce qui est nécessaire pour le transport des ARN ?
Il faut des molécules cargos : exportine et Ran GTP
Comment se fait le transport de l’ARNm ?
Coiffe à l’extrémité 5’, des protéines associées à la coiffe qui vont prendre en charge les ribonucléoprotéines et des exportines et Ran GTP formant le complexe d’exportation, toute la complexe va être reconnue pour l’exportation
Comment les importines sont-elles exportées du noyau ?
Comment se fait l’exportation des protéines ?
- grâce aux protéines navettes possédant les séquences d’acides aminés = signal d’exportation nucléaire SEN qui va se lier à des molécules cargo les exportines et à Ran GTP
- passage à travers le pore
- dissociation du complexe dans le cytoplasme et hydrolyse du Ran GTP
Comment se fait donc le cycle de Ran précisant le transport ?
Quel est le diamètre du noyau ?
1 à 2 µm
Quelle la taille de l’ADN déroulé ?
> 1m
Quelles sont les caractéristiques de la compaction ?
- pas fait au hasard
- variable en fonction de l’expression des gènes
- variable suivant les phases du cycle cellulaire
- avec différents niveaux de compaction
Quel est le niveau 1 de compaction ?
C’est avec le nucléosome : octamère d’histones avec ADN enroulé autour
Quelles sont les caractéristiques des histones ?
- Très abondantes
- Petites (100 à 200 aa).
- Domaine compact (70 à 100aa) + queue flexible de 30aa à l’extrémité N terminale
- chargées + pour se lier à l’ADN
- Leurs gènes sont très conservés, pas d’intron, pas de queue poly A
Qu’est-ce que le niveau 2 ?
C’est les solénoïdes ?
Comment se forment les solénoïdes ?
Les nucléosomes se groupent par 6 pour former des solénoïdes et solidarisées par les histones H1
Quelles sont les caractéristiques des histones H1 ?
Globulaire flanqué de deux domaines C et N terminaux réalisant l’agrafage entre les nucléosomes mais c’est un histone non nucléosomique
Qu’est-ce que le niveau 3 ?
C’est la boucle de compaction
En quoi consiste le niveau 3 ?
C’est la formation de boucles de paires de bases sur un axe fait de protéines différentes appelées SMAR de la matrice ou charpente nucléaire, c’est donc des protéines non histones
Qu’est-ce que les SMAR ?
Ce sont des régions de l’ADN qui s’associent à la matrice nucléaire, sont formées de différentes protéines et sont à la base des boucles
Qu’est-ce que le niveau 4 ?
C’est la compaction en un chromosome pour la division cellulaire
Quels sont les deux types de chromatine distinguables sur cette image ?
- l’euchromatine apparaissant claire, c’est de l’ADN codant et hypométhylé
- l’hétérochromatine dense, c’est de l’ADN non codant et hyperméthylé
Quelles sont les généralités sur la relation compaction de la chromatine et activité de transcription ?
- Plus la chromatine est compactée, moins l’ADN est accessible aux facteurs de transcription et aux enzymes
- Plus la concentration de DNAse nécessaire pour détruire l’ADN est importante, plus il est empaqueté et moins il est actif
Quels sont les deux types d’hétérochromatine ?
- l’hétérochromatine constitutive : centromères et télomères
- l’ADN répétitif : ADN non codant
Où se trouve l’hétérochromatine ?
Elle est répartie à l’interphase à la périphérie du noyau
Quel est le but du remodelage de la chromatine ?
C’est le passage de l’euchromatine à l’hétérochromatine facultative
Comment est régulé l’activité des gènes ?
Par mécanisme épigénétique : contrôle de l’expression des gènes sans rapport avec leur séquence nucléotidique, réversible et transmissible d’une cellule à l’autre
Quels sont ces mécanismes ?
- la méthylation de l’ADN
- la modification post-traductionnelle des histones nucléosomiques (méthylation, acétylation)
A quoi est due la régulation de l’activité des gènes sans modification du gène ?
A des modifications réversibles :
- de l’ADN : méthylation
- des histones : méthylation ou acétylation
Comment se fait la méthylation de l’ADN ?
Elle se fait sur les cytosines des ilots CpG par une ADN methyl-transférase
Qu’est-ce qu’un ilot CpG ?
C’est des di nucléotides successifs notés CpG
Qu’induit cette méthylation ?
Elle réprime la transcription du gène et est reconnue par des protéines spécialisées qui lui sont associées et maintenir l’état réprimé
Où se trouvent les modifications post-traductionnelles des histones nucléosomiques ?
- au niveau des lysines et des arginines des chaines N-ter pour l’acétylation
- sur la lysine 9 pour la méthylation
Quelles sont les réactions inverses de ces modifications post-traductionnelles ?
- la déméthylase
- la décetylation
Que permettent ces modifications post-traductionnelles ?
Elles permettent le recrutement des protéines spécialisées sur des résidus modifiés induisant la modification de la compaction de la chromatine et peuvent interagir avec la méthylation de l’ADN
Par quoi les histones nucléosomiques sont-ils acétylés ?
Par des histones acétyl-transférases (HAT)
Quelles sont les caractéristiques des HAT ?
- plusieurs familles d’HAT identifiées
- se localisent dans des complexes nucléaires avec des facteurs de transcription généraux ou spécifiques sur les régions de régulation des gènes
- activateurs de transcription : “co-activateurs” des facteurs de transcription
Comment se fait la déacétylation et quelles sont les conséquences pour la transcription ?
Par les HDAC, qui sont donc des co-répresseurs de la transcription, et recrutées par certaines protéines associées à l’ADN méthylé
Comment HDAC est-elle recutée ?
MeCP2 se fixe sur les cytosines méthylées de l’ADN et recrute une HDAC dans le but d’une compaction de l’ADN méthylé
Pourquoi l’ADN méthylé est souvent compacté ?
En raison d’une interaction avec un HDAC qui modifie les histones après la transcription
Comment se fait la méthylation de l’histone 3 ?
Par une enzyme spécifique : H3Lys8 Méthyl transférase
Que va induire la lysine 9 méthylée de H3 ?
Elle va recruter HP1 qui va maintenir la conformation condensée de la chromatine, c’est une répression active de la transcription
Quelle est la particularité des méthylations des histones ?
Elles ne sont pas toutes inhibitrices
Donner un exemple de méthylation sur un histone pas inhibitrice
La méthylation de la lysine 4 de H3 favorise l’activation des gènes en inhibant une HDAC
Quelle régulation peut s’opérer lors du cycle cellulaire ?
La phosphorylation de l’histone non nucléosomique donc H1 à la mitose, sur des sérines et thréonines forme des liaisons inter nucléosomiques plus serrées et donc une compaction importante
Donner un exemple où ces régulations peuvent être pathologiques
Des régulations négatives sur les transcriptions des gènes suppresseurs de tumeurs dans des cellules cancéreuses ou encore sur un gène qui code pour une enzyme de réparation de l’ADN
