MATURATION DES ARNm Flashcards
Description des procaryotes
-Pas de noyaux (“avant noyau”)
-l’information des gènes est continu
-les ARNm ne nécessitent pas d’être maturés
-L’ADN bactérien est directement en contact avec le cytoplasme où se font la transcription et la traduction. L’ARN synthétisé est tout de suite en contact avec les ribosomes qui effectuent la traduction
Description des eucaryotes
-Vrai noyau
-L’information des gènes est morcelée (exons-introns)
-Les ARN primaires (pré-ARNm) doivent être maturés par modifications en ARNm et transportés dans le cytoplasme pour la traduction en protéine
-Maturation de pré-ARNm : addition de la coiffe en 5’, épissage des introns, polyadénylation
-Les ARN des eucaryotes sont transcrits et maturés simultanément dans le noyau
Outre son rôle dans la transcription, l’ARN polymérase fait quoi?
Elle recrute via sa queue hyperphosphorylée des protéines impliquées dans la maturation de l’ARN en voie de synthèse (=co-transcriptionnelle)
Maturation des pré-ARNm pour les eucaryotes, description de l’addition de la coiffe (CAP) 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)
-Liaison 5’ vers 5’ inhabituelle au début de l’ARN résulte en un ARN plus résistant aux nucléases qui digèrent de 5’ vers 3’
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
Maturation des pré-ARNm pour les eucaryotes, addition de la séquence poly(A) en 3’
- 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
CPSF : cleavage/polyadenylation specificity factor
CstF : cleavage stimulation factor - 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 PAP
- Addition de la queue de polyA (longueur de 200-250 adénines
- Recrutement de protéines liant le poly-A qui assurent la stabilité de la queue de polyA (PABP : poly A binding proteins)
Fonctions de l’addition de la séquence Poly (A) en 3’
- 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 identifiant les molécules de ARNm matures prêtes à être traduites
Maturation des pré-ARNm pour les eucaryotes, épissage de l’ARN
La vaste majorité des gènes eucaryotes ont des séquences codantes interrompues
Pour la plupart, les exons correspondent aux séquences dites “codantes” que l’on retrouve dans l’ARN messager après élimination des introns
Souvent, les premiers exons et derniers exons, contiennent également des séquences non-codantes en 5’ et 3’, respectivement. Dites 5’ UTR et 3’ UTR (untranslated region)
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
Qu’est-ce qui peut causer des failles dans l’épissage?
Des mutations dans le pré-mRNA (gènes)
Des failles dans l’épissage à cause des mutations dans le pré-mRNA (gènes) peuvent causer quoi
Peuvent causer de nombreuses pathologies humaines telles que : cancers, maladies neuromusculaires, maladies neurodégénératives, thalassémies, etc etc
Qu’est-ce qui est nécessaire pour exciser un intron?
Des séquences nucléotidiques spécifiques sont nécessaires pour exciser un intron
Des séquences nucléotidiques spécifiques sont nécessaires pour exciser un intron, qu’est-ce qui reconnaît ces séquences?
Des séquences spécifiques identifient les jonctions 5’ et 3’ des introns et sont reconnues par des petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNP = small nuclear particles) qui assistent la coupure de l’ARN aux jonctions intron-exon et relient les exons entre eux de façon covalente
Épissage de l’ARN
Fin d’un exon
AG
Épissage de l’ARN
Début d’un intron
GURAGU (où R doit être une purine, donc soit A ou G)
Épissage de l’ARN
Fin d’un intron
YYYYYYYYYYNCAG
Épissage de l’ARN
Point de branchement d’un intron
CURAYY (A obligatoire; souvent : UAAC) environ 30 nucléotides avant le début d’un exon (donc à 30 nucléotides de la fin de l’intron)
Épissage de l’ARN
Début d’un exon
G
Épissage de l’ARN
Site donneur
Passage de l’exon à l’intron
Épissage de l’ARN
Site accepteur (receveur)
Passage de l’intro à l’exon
Un intron forme une structure branchée au cours de l’épissage, étapes
- L’adénine (A) du point de branchement (en rouge) 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 branchées en forme de “Lasso”
- L’extrémité 3’-OH libre de l’exon 1 réagit avec le 5’ de l’exon 2, reliant les 2 exons ensemble pour former une séquence codante continue et libérant l’intron sous forme de Lasso qui sera ensuite dégradé
Le mécanisme de l’épissage se fait par quoi
Par la machinerie d’épissage (spliceosome)
Le rôle des snRNP
- U1 snRNP possédant de l’ARN complémentaire aux séquences d’ARN se lie à la jonction exon 1/intron (site donneur). 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 de lasso, mais pas de lien covalent encore entre les exons
3 a) Relâchement de U1 et U4. L’adénine du site de branchement attaque le G en 5’ de l’intro, (G de GURAGU) = coupure u squelette sucrephosphate de l’extrémité 5’ de l’intro —– L’extrémité 5’ coupée de l’intron se lie de façon covalente au 2’ OH du ribose de l’Adénine = formation du lasso
3 b) 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
3 c) Les snRNPs sont libérés pour être recyclés tandis que les introns sont dégradés dans le noyau
- Formation d’une séquence continue en liant les 2 exons ensemble = 1 ARNm donne en général 1 protéine (si épissage alternatif : possibilité d’isoformes = plusieurs formes d’une protéine à partir du même pré-ARNm)
Les exons sont de modules d’information (ex, codant des domaines) qui..
Qui ont grandement contribué à l’évolution
De nouvelles protéines sont ainsi apparues à travers de l’évolution
Qu’arrive-t-il une fois la maturation de l’ARNm terminée?
L’ARNm est transporté dans le cytoplasme pour la traduction en protéine
Le génome humain
Nombre de gènes et de protéines
Estimation initiale : 50k à 150k gènes (pour expliquer la diversité des phénotypes)
MAIS seulement 30k ont été identifiés
La diversité des protéines s’explique par quoi?
Épissage alternatif (tissu-spécifique)
Un transcrit primaire peut-être épissé différemment selon quoi?
Le type cellulaire
___ % de gènes humains codent pour de pré-ARNm qui subissent ______
60
Épissage alternatif
L’épissage alternatif permet quoi aux eucaryotes?
D’augmenter le potentiel de codage de leur génome
Lors d’un épissage alternatif, qu’est-ce qui peut arriver avec certains exons?
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 quoi
Selon le tissu = diversité tissu-spécifique
Les exons peuvent coder pour..
Des domaines de protéines
L’épissage alternatif donne naissance à..
Des variantes de protéines composé de modules identiques et différents
Exemple d’épissage alternatif
ALPHA-Tropomyosine
-La alpha-tropomyosine est une protéine super-enroulée qui contrôle la contraction dans les cellules musculaires régulant les interactions entre l’actine et la myosine
Dans les cellules non-musculaires, la alpha-tropomyosine fait quoi
Elle a des rôles dans la régulation du cytosquelette
Alpha-tropomyosine, dans les cellules musculaires
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
Quels sont les 2 types mécanismes de régulations possibles de l’épissage alternatif
- Positive ou négative
- Les ARNm des eucaryotes doivent être maturés pour être exportés du noyau vers le cytoplasme
Régulation positive ou négative de l’épissage alternatif, explication
Régulation négative, répresseur de l’épissage : inclusion d’un intron dans l’ARNm mature du Tissu 2
Régulation positive, activateur de l’épissage : mène à l’exclusion d’un intron dans l’ARNm mature du tissu 2
Les introns sont normalement éliminés par épissage, mais certains introns peuvent..
Se comporter comme des exons optionnels (= être présents dans ARNm mature)
S’ils ne sont pas éliminés par épissage, ils vont faire partie de l’ARNm et être traduits en protéines
Les ARNm des eucaryotes doivent être maturés pour être exportés du noyau vers le cytoplasme, explication
-Seuls les ARNm maturés correctement peuvent sortir du noyau
-Le complexe de pores nucléaires reconnaît et exporte seulement les ARNm qui ont terminé leur maturation
- Un ensemble de protéines signal 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’exon (EJC; Exon Jonction Complex) et qui se dépose après excision des introns
L’étape principale pour la régulation de la plupart des gènes eucaryptes est
La transcription
