Maturation des ARNm

Question 1

Devenir des transcrits primaires ARN chez les eucaryotes

Answer 1

• Information des gènes est morcelée (exons-introns)
• ARN primaires (pré- ARNm) doivent être maturés par modifications en ARNm dans le noyau et transportés dans le cytoplasme pour la traduction en protéine

Question 2

Devenir des transcrits primaires ARN chez les procaryotes

Answer 2

• Information des gènes est contigüe et les ARNm ne nécessitent pas d’être maturés
• ADN bactérien est directement en contact avec le cytoplasme où se font la transcription et la traduction
• ARN synthétisé est tout de suite en contact avec les ribosomes qui effectuent la traduction

Question 3

Maturation de pré-ARNm

Answer 3

1) Addition de la coiffe en 5’
2) Épissage des introns
3) Polyadénylation

Question 4

Rôles de l’ARN polymérase

Answer 4

• Rôle dans la transcription
• Recrute via sa queue hyperphosphorylée des protéines impliquées dans la maturation de l’ARN en voie de synthèse (co-transcriptionnelle)

Question 5

Capping Enzyme (CE)

Answer 5

Addition de la coiffe 7-méthyl gnuanosine (cap) à l’extrémité 5’ de l’ARN dès que l’ARN synthétisé (pré-ARNm) par l’ARN polymérase atteint environ 25 nucléotides de longueur

Question 6

Addition de la coiffe en 5’

Answer 6

Liaison 5’ vers 5’ inhabituelle au début de l’ARN résulte en un ARN plus résistant aux nucléases qui digèrent de 5’ vers 3’

Question 7

Fonctions de la coiffe

Answer 7

1) Stabilité en protégeant l’extrémité 3’ même s’il y a dégradation progressive de la queue dans le cytoplasme (protection contre exonucléases du cytoplasme)
2) Facilite l’export de l’ARNm vers le cytoplasme
3) Stimule la traduction par les ribosomes en identifiant les molécules de ARNm matures prêtes à être traduites

Question 8

Addition de la séquence poly-A en 3’

Answer 8

• 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 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)

Question 9

Séquences codantes et non-codantes des exons

Answer 9

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 de séquences non-codantes en 5’ et 3’, respectivement, dites 5’ UTR et 3’UTR

Question 10

Longueur des exons

Answer 10

Les exons sont en général plus courts que les introns

Question 11

Épissage de l’ARN

Answer 11

Processus par lequel les séquences des introns sont excisées du pré-ARNm et les exons reliés entre eux pour donner naissance à l’ARN mature

Des séquences nucléotidiques spécifiques sont nécessaires pour exciser un intron

Question 12

Failles dans l’épissage

Answer 12

À cause des mutations dans le pré-ARNm (gènes)
Peuvent causer de nombreuses pathologies humaines telles que cancers, maladies neuromusculaires, maladies neurodégénératives, thalassémies…

Question 13

snRNPs

Answer 13

Petites ribonucléoprotéines nucléaires
Reconnaissent des séquences spécifiques identifient les jonctions 5’ et 3’ des introns et assistent la coupure de l’ARN aux jonctions intron-exon et relient les exons entre eux de façon covalente

Question 14

Fin d’un exon

Answer 14

AG

Question 15

Début d’un intron

Answer 15

GURAGU (où R doit être une pruine, donc soit A ou G)

Question 16

Fin d’un intron

Answer 16

YYYYYYYYYYNCAG

Question 17

Point de branchement d’un intron

Answer 17

CURAYY (A obligatoire; souvent: UAAC)
~30 nucléotides avant le début d’un exon

Question 18

Début d’un exon

Answer 18

G

Question 19

Site donneur

Answer 19

Passage de l’exon à l’intron

Question 20

Site accepteur (receveur)

Answer 20

Passage de l’intron à l’exon

Question 21

Étapes de l’épissage de l’ARN

Answer 21

1) L’adénine du point de branchement de l’intron attaque l’extrémité 5’ de l’intron au point d’épissage, et coupe le squelette sucre- phosphate
2) 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
3) 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

Question 22

Rôle des snRNP

Answer 22

1) U1snRNP 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
2) 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 mais pas de lien covalent encore entre les exons
3a) Relâchement de U1 et U4. L’adénine du site de branchement attaque le G en 5’ de l’intron, (G de GURAGU) formation du lasso
3b) 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
3c) Les snRNPs sont libérés pour être recyclés tandis que les introns sont dégradés dans le noyau

Question 23

Épissage et évolution

Answer 23

Les exons sont des modules d’information (EX: codant des domaines) qui ont grandement contribué à l’évolution, de nouvelles protéines sont ainsi apparues à travers l’évolution

Question 24

Génome humain

Answer 24

Estimation: 50 000 à 150 000 gènes (pour expliquer la diversité des phénotypes)
Seulement 30 000 gènes humaines ont été identifiés

Question 25

Épissage alternatif

Answer 25

• Explique la diversité des protéines (tissu-spécifique)
• Un transcrit primaire peut être épissé différemment selon le type cellulaire
• Envrion 60% des gènes humaines codent pour des pré-ARNm qui subissent un épissage alternatif
• Permet aux eucaryotes d’augmenter le potentiel de codage de leur génome
• Élimination ou inclusion de certains exons, produisant différents ARNm qui seront traduits en protéines différentes
• Donne naissance à des variantes de protéines composées de modules identiques et différents

Question 26

Alpha-tropomyosine

Answer 26

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, a des rôles dans la régulation du cytosquelette

Question 27

Régulation positive ou négative de l’épissage

Answer 27

• Répresseur de l’épissage: inclusion d’un intron dans l’ARNm mature
• Activateur de l’épissage: mène à l’exclusion d’un intron dans l’ARNm mature

Question 28

Cas particulier de l’épissage

Answer 28

Introns sont normalement éliminés par épissage mais certains introns peuvent se comporter comme des exons optionnels et être présent dans l’ARNm mature (seront traduits en protéines)

Question 29

Sélectivité des pores nucléaires

Answer 29

Seuls les ARNm maturés correctement peuvent sortir du noyau - le complexe de pores nucléaires reconnait et exporte seulement les ARNm maturés

Question 30

Protéines signalant l’exportation

Answer 30

Protéine de liaison à la poly A (PABP), 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