Maturation des ARNm et autres ARN Flashcards
Vrai ou faux : Les ARN polymérases produisent une molécule d’ARN complémentaire au brin codant durant la transcription.
Faux : Les ARN polymérases produisent une molécule d’ARN complémentaire à la matrice d’ADN durant la transcription.
Quelle est la différence entre les procaryotes et les eucaryotes par rapport à la maturation des ARN?
Chez les procaryotes :
Les ARN sont utilisés sans maturation. En fait, puisqu’il n’y a pas de l’enveloppe nucléaire, les ARNm peuvent recruter les ribosomes pour la traduction avant même la fin de la transcription:
—> Traduction co-transcriptionnelle.
Chez les eucaryotes :
En général, les ARN doivent être modifiés pour pouvoir jouer leur rôle. Ces modifications diffèrent pour les ARNm, les ARNt ou les ARNr.
Que subissent les ARNm eucaryotes?
Les ARNm eucaryotes subissent une série complexe de modifications pendant et après la transcription, et être exportés du noyau au cytoplasme avant d’être traduits.
—> Chaque étape du processus peut être régulée par une cellule donnée durant un moment précis du développement.
3 processus ont lieu dans le noyau, au fur et à mesure que le transcrit primaire est produit par l’ARN pol II, quels sont-ils?
o ajout rapide de la coiffe en 5’ du transcrit,
o épissage des exons,
o clivage et polyadénylation de l’extrémité 3’ à la fin de la transcription.
Quand peut débuter l’épissage?
L’épissage peut débuter dès que le premier intron a complètement émergé de la polymérase, et se poursuit souvent après la fin de la transcription.
Les facteurs de maturation de l’ARNm s’associent ________ de l’ARN pol II.
- au CDT
Comment est la queue CTD?
La queue CTD est très longue proportionnellement à la polymérase.
Vrai ou faux : Les enzymes responsables de l’assemblage de la coiffe, de la reconnaissance du site de polyadénylation, et de l’épissage des exons sont associées au CTD durant la transcription.
Vrai
Quel est l’effet de l’association des facteurs de maturation au domaine CTD?
L’association de ces facteurs au domaine CTD stimule le taux de transcription par l’ARN pol II.
Décrire la coiffe en 5’. Quelle enzyme catalyse la réaction de l’ajout de cette coiffe?
La coiffe en 5’ est une 7-méthylguanylate (GTP méthylé en position N7) ajoutée au transcrit initial lorsqu’il atteint 25-30 nt.
La réaction est catalysée par une enzyme qui s’associe au domaine CTD phosphorylé de l’ARN pol II.
Comment se fait l’ajout de la coiffe en 5’ (3 étapes).
- Une phosphatase retire le phosphate γ du premier nucléotide du transcrit.
- Une guanylyl transférase ajoute un GMP en liaison inverse (5’-5’ avec un pont triphosphate).
- Une méthylase ajoute un groupement CH3 sur la guanosine et parfois sur les sucres des nt adjacents
Vrai ou faux : L’ajout de la coiffe défère légèrement entre les espèces, mais les trois étapes sont toujours là.
Vrai
Quelles sont les fonctions de la coiffe 5’ (selon l’interaction avec d’autres protéines) (3)?
o La coiffe en 5’ distingue les ARNm des autres espèces d’ARN présents dans le noyau et les protègent contre la dégradation par les exonucléases.
o Elle s’unit à un complexe protéique particulier, le CBC (cap binding complex : Cbp80 + Cbp20), qui facilite la maturation correcte de l’ARNm et son transport à travers le pore nucléaire.
o La coiffe joue également un rôle important dans la reconnaissance et la traduction de l’ARNm par les ribosomes dans le cytoplasme.
Quels sont les rôles de la queue poly-A à l’extrémité 3’ chez les eucaryotes (2)?
Chez les eucaryotes, la queue Poly (A) à l’extrémité 3’ des ARNm protège contre la dégradation par les exonucléases et permet l’exportation du noyau vers le cytoplasme.
- Les transcrits incorrectement polyadénylés sont rapidement dégradés dans le noyau.
Presque tous les ARNm trouvés dans les cellules animales contiennent (2)… (le signal poly-A)
o la séquence AAUAAA un peu en amont de la queue Poly (A). La polyadénylation d’un transcrit est grandement réduite si cette séquence est mutée.
o Un autre élément de séquence important est une région riche en GU ou U un peu en aval du site de clivage.
Expliquer le mécanisme de polyadélynation en 3’ (4 étapes).
- CPSF lie le transcrit primaire sur la séquence AAUAAA.
- CStF se lie avec la région riche en G/U ou en U. Il interagit avec CPSF, ce qui induit la formation d’une boucle dans le transcrit.
- Les protéines CFI et CFII se lient au complexe et le stabilisent.
- Résultat: la structure est prête à recevoir l’enzyme PAP et à être clivée (bon positionnement de l’ARN).
Quels sont les rôles de l’enzyme PAP (poly (a)polymérase) lorsqu’elle se joint au complexe (2)?
—> Elle stimule le clivage du transcrit un peu en aval de la première
partie du signal de polyadénylation.
—> PAP est nécessaire pour le clivage du transcrit pour assure la rapidité
de la polyadénylation après le clivage (et donc la protection).
Le clivage est effectué par qui (2)?
Le clivage proprement dit est effectué par le CF I et II.
Qu’arrive-t-il lorsque les facteurs de clivage (CStF, CFI et II) et l’extrémité 3’ clivé du transcrit
sont relâchés (2)?
- Le fragment résiduel d’ARN est rapidement dégradé (modèle torpedo).
- L’enzyme PAP ajoute alors une douzaine d’adénines à l’extrémité 3’ libre.
—> Ce fragment Poly (A) initial recrute la protéine PABPII.
—> La présence de PABPII (une par chaque tranche de 12 A) accélère la réaction de polyadénylation par PAP.
Quand y a-t-il arrêt de la réaction de polyadélynation en 3’? Par qui?
Lorsque la queue poly (A) atteint 200-250 nucléotides, PABPII signale l’arrêt de la réaction.
La majorité des gènes eucaryotes codant des protéines contiennent ____________ qui doivent être éliminées pour produire un ARNm fonctionnel composé uniquement ___________.
- des séquences non-codantes (introns)
- des exons épissés
Quand peut débuter l’épissage? Se poursuit jusqu’à quand?
L’épissage peut débuter dès que le premier intron a complètement émergé de la polymérase, et se poursuit souvent après la fin de la transcription.
Comment s’est faite la démonstration de la présence des introns?
L’hybridation d’ARNm avec un ADN génomique correspondant produit de larges boucles
non-appariées dans l’ADN. Ces structures sont visibles au microscope électronique.
—> La comparaison des séquences d’ADN génomique avec celle des ARNm, montre qu’il manque des bouts dans l’ARN.
Que sont les jonctions intron-exon? Nécessaire pour quoi?
Séquences consensus pour les sites 5’ et 3’ de chaque côté des sites d’épissage: 30- 40 nucléotides à chaque bout des introns sont nécessaires pour permettre l’épissage.
Que contiennent les jonctions intron-exon (3)?
o Dinucléotides introniques invariants : GU et AG
o Site de branchement avec le A conservé
o Le site d’épissage en 3’ contient la séquence riche en pyrimidines (Y)
Dans les jonctions intron-exon, il se passe deux réactions successives de transestérification. Quelles sont-elles?
- 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 de branchement. - Le 3’OH libéré de l’exon du site 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 a la forme caractéristique de lasso
Quel est le besoin énergétique des 2 réactions successives de transestérifications?
Aucun besoin énergétique n’est nécessaire.
Ces réactions de transestérifications nécessitent l’implication d’une machinerie protéique complexe, comment ça s’appelle?
le spliceosome ≈ 150 protéines.
5 snARN riches en Uracile participent directement à l’épissage des pré-ARNm, quels sont-ils?
5 snARN riches en Uracile participent directement à l’épissage des pré-ARNm: U1, U2, U4, U5 et U6.
—> Chacun s’associe avec 6 à 10 protéines nucléaires pour former des particules ribonucléoprotéiques (snRNP).
Comment les snARN dictent l’assemblage du spliceosome?
Par appariement des bases
Quels sont les rôles du spliceosome (3)?
o Reconnaître les sites d’épissage
o Rapprocher les sites
o Réactions de clivage et de ligation
Dans le complexe d’épissage (spliceosome), quelles sont les interactions possibles (3)?
o ARN/ARN (snARN/snARN; snARN/ARNm)
o ARN/protéine (SnRNP; prot. aux./ARNm)
o Prot/Prot (snRNP/snRNP; prot. aux./snRNP)
Quels sont les principes de liaison dans le complexe d’épissage (spliceosome) (4)&
a. U1 et U6 s’associent par appariement des bases au site d’épissage en 5’ de l’intron
b. U2 s’associe au site de branchement
c. Les U s’associent entre eux également
d. Les protéines auxiliaires (non-snRNP) interagissent avec l’ARNm selon la séquence
Expliquer le mécanisme de l’épissage des exons (6 étapes).
- Le site d’épissage 5’ est reconnu par snARN U1 et la protéine aux.
—> U2AF lie la zone polypyrimidine près du site d’épissage 3’.
—> U2AF permet à BBP de lier le site d’embranchement (A) - La snRNP/U2 déplace la BBP et lie le site d’embranchement. —> Le A ressort du brin.
- Les snRNP/U4 et U6 sont déjà assemblées et lient la snRNP/U5. —> Elles créent ensuite un complexe avec U1 et U2.
- À cette étape, l’intron est plié en lasso et le “A” du site de branchement s’approche du “G” situé au début de l’intron.
- Après la formation du complexe d’épissage, une reconfiguration extensive des appariements des bases libère les snRNP U1 et U4:
—> U6 s’apparie avec les bases présentes au site d’épissage en 5’ (remplace U1).
—> U6 se lie avec U2 (expulsion de U4) - Le complexe est catalytiquement actif et induit la première réaction de transestérification qui forme le lien 2’-5’ entre le sucre du «A» de la séquence de branchement et le phosphate du «G» en 5’ de l’intron.
- snRNP U5 termine le rapprochement des extrémités des exons et induit la 2e réaction de transestérification.
Les snRNP se dissocient de _______ qui est rapidement dégradé par une enzyme de “débranchement” et d’autres RNases qui forment un complexe appelé _________.
- l’intron
- exosome
Chez les organismes plus complexes (humain), que nécessite la reconnaissance des jonctions intron-exon?
Chez les organismes plus complexes (humain) la reconnaissance des jonctions intron-exon nécessite plus de protéines: protéines SR et U2AF.
Rôle des protéines SR (3).
- interagissent avec les exons sur des séquences amplificatrices d’épissage (ESE).
- De plus, les SR peuvent faire des liaisons protéine-protéine : Leur présence sur les exons favorise la formation du spliceosome via un réseau complexe d’interactions protéiques sur tout l’exon.
- Ce complexe permet la définition précise des frontières d’un exon.
Rôle de la protéine U2AF.
La protéine U2AF lie l’ARN et aidant la liaison de U2 au point de branchement
Rôles des ribonucléoprotéines hétérogènes nucléaires (hnRNPs) (3).
- Régulent l’association du complexe d’épissage au pré-ARNm sans interagir directement avec ce dernier.
- Ils s’associent généralement à l’ARN au niveau de sites ESS (élément répresseur exonique) et
- Empêchent l’épissage en bloquant l’accès aux protéines SR ou au complexe d’épissage directement
Vrai ou faux : Compétition entre les protéines SR et les hnRNPs.
Vrai : Veulent lier les mêmes sites (U1 et U2 snRNP).
Qui participe dans l’épissage alternatif. Qu’est-ce que c’est?
Les hnRNPs participent dans l’épissage alternatif: changement d’ordre des exons.
Régulation de l’épissage selon le type cellulaire, le développement, certains signaux extracellulaires
Vrai ou faux : Les SR et les hnRNPs peuvent avoir les sites de liaisons dans les introns (ISE et ISS)
Vrai
Que produit l’épissage alternatif?
Épissage alternatif produit plusieurs ARN messager (ARNm) à partir d’un unique pré-ARN messager (pré- ARNm). Un seul gène peut engendrer plusieurs protéines.
—> Chez l’humain, 95% des gènes multi-exoniques sont épissés alternativement
Vrai ou faux : Différents ARNm peuvent être produits dans différents tissus ou à différents stades du développement à partir du même gène.
Vrai
Quels sont les différents modes de l’épissage alternatif (7)?
A. Cassette exon
B. Site d’épissage 5’ alternatif
C. Site d’épissage 3’ alternatif
D. Exons mutuellement exclusifs
E. Promoteurs alternatifs
F. Sitesdepolyadénylationalternatifs
G. Rétention d’intron
Par quoi peut être régulé l’épissage alternatif?
L’épissage alternatif peut être régulé par des protéines liant l’ARN sur des séquences spécifiques près des sites d’épissage.
Répresseurs vs activateurs.
—> Des répresseurs (ex. hnRNP) peuvent ainsi bloquer l’introduction d’un exon
—> Des activateurs promouvoir l’insertion de certains exons en interagissant avec les facteurs d’épissage.
Vrai ou faux : Un ARNm mature contient toujours des régions codantes
Faux : Un ARNm mature contient toujours des régions non-codantes
Un ARNm typique contient toujours des séquences non codantes à ses deux extrémités, appelées comment?
régions 5’UTR et 3’UTR.
- Ces régions peuvent contenir des éléments régulateurs.
La région codante est délimitée par quoi (2)?
La région codante est délimitée par le codon initiateur (généralement AUG) et un codon stop.
Certains transcrits sont altérés à la suite de leur transcription complète (au niveau l’ARNm mature). Chez qui c’est fréquent vs non fréquent?
- Ce phénomène d’édition est relativement fréquent dans les mitochondries des protozoaires et des plantes.
- Chez les eucaryotes supérieurs, il est beaucoup plus rare et se limite à des changement mineurs (une seule base). Cette édition mineure peut avoir de grandes conséquences (changement de codon = changement d’a.a.).
Quels sont les 2 mécanismes de transcription contrôlés?
- Désamination (A ou C)
- Insertion/délétion d’Uridine
Quelle enzyme permet de transformer une cytosine en uracile?
Cytidine désaminase
