Maturation des ARN et traduction Flashcards
Professeur: Dr Labbé
Qu’est-ce qui se passe avec les transcrits des eucaryotes?
Les ARN primaires doivent être maturés par
modifications en ARNm et transportés dans le cytoplasme pour la traduction en protéine
Qu’est-ce qui se passe avec les transcrits des procaryotes?
L’information des gènes est contigüe et les ARNm ne nécessitent pas d’être maturés
Localisation de la transcription et de la maturation des ARN des eucaryotes?
Dans le noyau
Localisation de la traduction des ARN des eucaryotes?
Dans le cytoplasme
Localisation de la traduction, transcription et maturation chez les procaryotes.
Tous dans le cytoplasme
Nomme les étapes de la maturation du ARNpm des eucaryotes.
1- Addition de la coiffe en 5’
2- Épissage des introns
3- Polyadénylation
Explique le rôle de l’ARN polymérase (outre celui de la transcription).
Recrute via sa queue hyperphosphorylée des protéines impliquées dans la maturation de l’ARN en voie de synthèse (= co-transcriptionnelle)
Que fait la Capping enzyme?
Addition de la coiffe (cap) à l’extrémité 5’ de l’ARN dès que l’ARN synthétisé par l’ARN polymérase atteint environ 25 nucléotides de longueur
Explique l’addition de la coiffe en 5’.
Addition de la coiffe 7- méthyl guanosine (‘cap’) à l’extrémité 5’ du pré-ARNm dès qu’il a atteint 25 nucléotides de longueur par la Capping Enzyme (CE)
En quoi résulte une liaison une liaison 5’ vers 5’ inhabituelle au début de l’ARN?
ARN plus résistant aux nucléases qui digèrent de 5’ vers 3’
Nomme les fonctions de la coiffe.
1) Stabilité (protection contre exonucléases du cytoplasme)
2) Facilite l’export de l’ARNm vers le cytoplasme
3) Stimule la traduction par les ribosomes
Explique l’addition de la séquence poly(a) en 3’.
pas à l’examen
- Les facteurs de clivage portés par la queue phosphorylée de l’ARN polymérase sont transférés sur la séquence AUAAA qui sert de signal au clivage et à l’addition de la queue polyA
- Recrutement de la Poly-A polymérase (PAP) à l’extrémité 3’ de l’ARN
- Clivage de l’ARN (environ 15 nucléotides après la séquence AUAAA) par la Poly-A polymérase (PAP)
- Ajout de poly-A par la Poly-A polymérase (PAP)
- Recrutement de protéines liant le poly-A qui assurent la stabilité de la queue de polyA (PABP: poly A binding proteins)
Nomme les facteurs de clivage.
CPSF
CstF
Conséquences de l’addition de la queue de polyA?
1) Augmente la stabilité de l’ARNm en protégeant l’extrémité 3’ même s’il y a dégradation progressive de la queue dans le cytoplasme
2) Facilite son exportation vers le cytoplasme
3) Favorise la traduction en identifient les molécules de ARNm matures prêtes à être traduites
Pour la plupart, les exons correspondent aux séquences dites « _______ » que l’on retrouve dans l’ARN messager après élimination des introns
codantes
Que contienent souvent les premiers et les derniers exons?
séquences non-codantes en 5’ et 3’, respectivement dites 5’UTR et 3’UTR
Les exons sont en général plus ____ que les introns
courts
Le facteur VIII joue un rôle central dans la _______.
coagulation
Qu’Est-ce que l’épissage de l’ARN?
L’épissage de l’ARN est un processus par lequel les séquences des introns sont excisées du pré-ARNm et les exons reliés entre eux pour donner naissance à l’ARNm mature
Que cause des failles dans l’épissage?
Mutations donc pathologies
Qu’Est-ce qui est nécessaire pour exciser un intron?
Séquences nucléotidiques
Nomme les deux sites nécessaires pour enlever un intron.
Site donneur
Site accepteur
Par quoi sont recconus les séquences spécifiques qui identifient les jonctions 5’ et 3’?
snRNP
Que font les snRNP?
Assistent la coupure de l’ARN aux jonctions intron-exon et relient les exons entre eux de façon covalente
Fin d’un exon?
AG
Début d’un intron?
GURAGU (où R doit être une purine, donc soit A ou G)
Fin d’un intron?
YYYYYYYYYYNCAG
Point de branchement d’un intron?
CURAYY (A obligatoire; souvent: UAAC)
~30 nucléotides avant le début d’un exon (donc à 30 nucléotides de la fin de l’intron)
Début d’un exon?
G
Site donneur?
passage de l’exon à l’intron
Site receveur?
passage de l’intron à l’exon
Explique la formation de la structure branchée de l’intron au cours de l’épissage.
pas à l’examen
- L’adénine (A) du point de branchement de l’intron attaque l’extrémité 5’ de l’intron
au point d’épissage, et coupe le squelette sucre-phosphate. - L’extrémité 5’ coupée de l’intron se lie de façon covalente au 2’ OH du ribose de l’Adénine pour former une structure branchée en forme de «Lasso»
- L’extrémité 3’-OH libre de l’exon 1 réagit avec le 5’ de l’exon 2, reliant les deux exons
ensemble pour former une séquence codante continue et libérant l’intron sous forme de Lasso qui sera ensuite dégradé
Quel est le nom de la machinerie d’épissage?
Spliceosome
Explique les étapes du mécanisme de l’épissage par les spliceosomes.
pas à l’examen
- U1 snRNP possédant de l’ARN complémentaire aux séquences d’ARN se lie à la jonction exon 1/intron. U2 snRNP se lie aussi par complémentarité à la séquence entourant le « branch site »
- Recrutement des snRNP U4/U6 et U5.
- U5snRNPs force l’association de U1 et U2 amène l’Adénine de la séquence UAAC (branch site).
- Structure favorable pour la formation du lasso (Lariat) mais pas de lien covalent
encore entre les exons
5.1. Relâchement de U1 et U4. L’Adenine du site de branchement attaque le G en 5’ de l’intron, (G de GURAGU) Formation du lasso
5.2. L’extrémité 3’ OH de l’exon 1 attaque le premier nucléotide (G) de l’exon 2 en hydrolysant le lien phosphodiester entre l’intron et l’exon 2 . Ligation de l’exon 1 et l’exon 2
5.3. Les snRNPs sont libérés pour être recyclés tandis que les introns sont dégradés dans le noyau
Explique le exon shuffling.
Les exons sont de modules d’information (ex, codant des domaines) qui ont grandement contribué à l’évolution via une duplication ou une insertion dans un autre gène
Par quoi s’explique la diversité des protéines?
épissage alternatif
~__% de gènes humains codent pour de pré-ARNm qui subissent un épissage alternatif
60
Que permet l’épissage alternatif?
permet aux eucaryotes d’augmenter le potentiel de codage de leur génome
Est-ce qu’un transcrit primaire est épissé de la même manière pour tout les types cellulaires?
NON
Qu’est-ce qui peut arriver lors d’un épissage alternatif?
Lors d’un épissage alternatif, on peut avoir élimination ou inclusion de certains exons, produisant de cette manière différents ARNm qui seront traduits en protéines différentes
Les formes d’épissages alternatifs varient selon le _____.
Ce qui donne une diversité ________.
tissu
tissu-spécifique
À quoi donne naissance l’épissage alternatif?
à des variantes de protéines composé de modules identiques et différents
Les exons peuvent coder pour…
des domaines de protéines
Nomme un exemple d’épissage alternatif.
Transcrit primaire du gène de la a-tropomyosine épissé de façon alternative
Que contrôle et qu’est la a-tropomyosine?
La a-tropomyosine est une protéine super-enroulée qui contrôle la contraction dans les cellules musculaires régulant les interactions entre l’actine et la myosine
Quel est le rôle de la a-tropomyosine dans des cellules non musculaires?
régulation du cytosquelette
Certaines variantes d’ARNm ne s’expriment que dans le muscle lisse, ou le muscle strié, les fibroblastes, ou encore le cerveau. Alors que tous ces ARNm sont produits à partir ________________.
d’un même gène
Qu’est-ce que la régulation positive ou négative de l’épissage?
Exemple d’épissage alternatif où on obtient un épissage différentiel possible par conservation ou non d’un intron.
À quoi mène un répresseur de l’épissage?
Inclusion d’un intron dans l’ARNm mature du Tissu
À quoi mène un activateur de l’épissage?
Mène à l’exclusion d’un intron dans l’ARNm mature du Tissu
Est-ce que certains introns peuvent être présent dans l’ARNm mature?
OUI, ils seront traduits en protéines
Seuls les ARNm ______ correctement peuvent sortir du noyau
maturés
Comment la cellule s’assure-t-elle que seul les ARNm matures sortent du noyau?
Le complexe de pores nucléaires reconnaît et exporte seulement les ARNm qui on terminé leur maturation
Explique l’exportation du noyau des ARNm.
Un ensemble de protéines signale que l’ARNm a bien subi une maturation correcte et est prêt à l’exportation.
Ces protéines incluent: la protéine de liaison à la poly A (PABP), la protéine de liaison à la coiffe (Cap-binding protein), et un complexe de protéines qui se lie à la jonction d’exons (EJC; Exon Jonction Complex) et qui se dépose après excision des introns
Quels sont les étapes dans la maturation des ARNm chez les procaryotes et chez les eucaryotes?
Procaryotes: rien
Eucaryotes:
1- Addition de la coiffe en 5’
2- Épissage des introns
3- Polyadénylation
Quelles sont la caractéristiques biochimiques et propriétés fonctionnelles de la coiffe?
Caractéristiques:
* lien 5’-5’
* addition de méthyl-guanosine
Fonctions:
* Stabilité (protection contre exonucléases du cytoplasme)
* Facilite l’export de l’ARNm vers le cytoplasme
* Stimule la traduction par les ribosomes
Quelle enzyme ajoute la queue poly A?
PAP
Quelle est la fonction de la queue poly A?
- Augmente la stabilité de l’ARNm en protégeant l’extrémité 3’ même s’il y a dégradation progressive de la queue dans le cytoplasme
- Facilite son exportation vers le cytoplasme
- Favorise la traduction en identifient les molécules de ARNm matures prêtes à être traduites
Quel est le mécanisme de terminaison de la transcription chez les eucaryotes?
Séquence STOP sur ADN
Quelles sont les étapes dans l’épissage (splicing) des pré-ARNm?
pas à l’examen
- L’adénine (A) du point de branchement de l’intron attaque l’extrémité 5’ de l’intron au point d’épissage, et coupe le squelette sucre-phosphate. C’est le même A que dans la figure antérieure
- L’extrémité 5’ coupée de l’intron se lie de façon covalente au 2’ OH du ribose de l’Adénine pour former une structure branchée en forme de «Lasso»
- L’extrémité 3’-OH libre de l’exon 1 réagit avec le 5’ de l’exon 2, reliant les deux exons ensemble pour former une séquence codante continue et libérant l’intron sous forme de Lasso qui sera ensuite dégradé
Quels sont les facteurs impliqués dans l’épissage (splicing) des pré-ARNm?
U1 snRNP
Quelle est la composition et quelles sont les fonctions des snRNPs?
ARN et protéines
Servent à contrôler l’épissage de l’ARN
Qu’est-ce que détermine les limites des exons et des introns
Site donneur : passage de l’exon à l’intron
Site accepteur (receveur): passage de l’intron à l’exon
Qu’est-ce que la structure en lasso et où elle se forme dans la molécule de pré-ARNm?
Sur l’extrémité 5’ coupée de l’intron
Liaison covalente
Qu’est-ce qui détermine le grand nombre de protéines dans les cellules humaines?
Épissage alternatif
Quels sont les mécanismes d’inclusion ou exclusion d’un exon/intron?
Contrôle positif ou négatif
Qu’est-ce qui « donne » le signal d’export d’un ARNm vers le cytoplasme?
Un ensemble de protéines:
PABP
Cap
EJC
À quoi sert l’addition de la queue en 5’?
Aide le transport noyau/cytoplasme
À quoi sert l’épissage des introns?
On veut une synthèse des protéines continue
À quoi sert la polyadénylation?
Stabilise ARNm en ajoutant la queue poly A
Quand se fait l’addition de la coiffe?
Directement quand le pré-ARNm a atteint 25 nucléotides de long
En quoi consiste la coiffe?
Lien 5’-5’ avec une forme méthylé de la guanine
Que permet l’ajout de poly-A sur la conformation 3D de l’ARNpm?
La queue interragit avec la tête via PABP ce qui lui fait prendre la forme d’un cercle.
Par conséquent, elle a moins d’accès aux nucléases
Nomme les deux sites très bien conservé dans l’ARNpm.
Site donneur
Site accepter
(pour l’épissage)
Est-ce que l’épissage est une réaction autonome?
Oui, les protéines sont présente pour l’accélérer seulement
Par qui est coordonné l’épissage?
SnRNP
Que contient SnRNP?
ARN
Protéines
Que permet l’épissage alternatif?
Diversité
Localisation des ribosomes?
Cytoplasme
Localisation du matériel génétique?
Noyau
Comment sont lu les ARNm?
En triplets/codons
Est-ce que différents codons peuvent coder pour le même a.a.?
Oui, sauf pour la Met et la Trp
Nomme les 3 codons STOP
UAA
UAG
UGA
Vrai ou faux? Sur cette planète, le code génétique est universel.
Vrai
Qu’est-ce que ORF?
Cadre de lecture ouvert
Qu’est-ce que UTR?
Région non traduite
Nomme le codon initiateur et son aa.
AUG
Met
Explique la structure d’un ARNm.
de 5’ vers 3’
Coiffe
5’ UTR
AUG
ORF
STOP
3’ UTR
Queue
Fonction de la coiffe?
- Reconnaissance par le ribosome
- Efficacité de traduction
- Stabilité de l’ARNm
Fonction de 5’ UTR?
Efficacité de
traduction
Fonction de 3’ UTR?
Efficacité de traduction
Stabilité de l’ARNm
Fonction de la queue?
Efficacité de
traduction
Stabilité de l’ARNm
C’est le premier ____, codon _______qui détermine le cadre de lecture (ORF)
AUG
Méthionine
Combien de cadres de lectures possibles pour une molécule ARNm donnée?
3
Nomme les 6 types de mutation.
- Silencieuse
- Faux-sens
- Non-sens
- Continuation
- Insertion
- Délétion
Quel est l’effet des insertions et délétions?
+1 ou -1 frameshift
Effet d’une mutation silencieuse?
Rien
Effet d’une mutation faux-sens?
Change nucléotide
Effet d’une mutation non-sens?
Arrêt
Effet d’une continuation?
Pas d’arrêt
Décrit la structure de l’ARNt.
Feuille de trèfle
70-80 nucléotides
Anticodon
Acide aminé
Le code génétique est dit __________.
dégénéré
Qui recconait et couple un aa à son ARNt?
L’Aminoacyl-ARNt-synthétase
Comment se nomme l’addition de aa à ARNt?
Chargement
Quelle partie de l’ARNt permet de se lier au codon de l’ARNm?
anticodon
Localisation de la lecture du code génétique?
Ribosomes
Décrit la structure du ribosome.
4 ARN
80 protéines
Grande et petite s-u
Nomme les 3 sites du ribosome.
Site A
Site P
Site E
Nomme les 3 phases de la traduction.
1) Initiation
2) Élongation
3) Terminaison
Explique l’étape 1 de l’élongation.
- Un ARNt chargé d’un acide aminé se lie au site A libre du ribosome selon le codon sur l’ARNm
- Ce codon détermine l’acide aminé ajouté à la chaine polypeptidique en croissance
- Les site A et site P sont assez proches pour que deux ARNt s’apparient à deux codons successifs
- Cet arrangement ajusté permet qu’il n’y ait pas d’erreur de lecture pendant tout la synthèse de la protéine
Explique l’étape 2 de l’élongation.
- Le bout carboxylique de la chaîne polypeptidique est découplé de l’ARNt situé au site P et lié par liaison peptidique au groupement aminé libre lié à l’ARNt au site A
- Cette réaction est favorable énergétiquement et se réalise spontanément grâce à la grande énergie du lien aminoacyl avec son ARNt
Explique l’étape 3 de l’élongation.
Un déplacement de la grande sous-unité par rapport à la petite sous-unité du ribosome déplace les deux ARNt dans A et P vers, respectivement, les sites P et E de la grande sous-unité
Nomme l’étape 4 de l’élongation.
- La petite sous-unité se
déplace exactement 3 nucléotides sur la molécule d’ARNm , ce qui la repositionne exactement en face de la grande sous-unité en positions originales l’une par rapport à l’autre - Le Site A est libre pour accueillir le suivant ARNt chargé
Explique la terminaison.
- Lorsque le ribosome arrive à un codon stop, aucun ARNt correspond à ce codon.
- Un facteur reconnaît cette situation.
- Au cours de la phase finale de la synthèse protéique, la liaison d’un facteur de libération (Release Factor) au site A
porteur d’un codon stop met fin à la traduction. - Le polypeptide achevé se détache et le ribosome se dissocie en ses deux sous-unité
Qu’est-ce qu’un polysome?
Une série de ribosomes qui traduissent simultanément une même molécule d’ARNm
À quoi sert le polysome?
Efficacité de la traduction
