NOYAU Flashcards
Def noyau interphasique
Rappel
Définition : noyau interphasique = noyau en interphase, c’est-à-dire toute la période du cycle cellulaire où la cellule n’est pas en cours de division.
Rappel : le noyau contient toute l’information génétique de la cellule à l’exception de l’ADN mitochondrial.
Pore nucleaire strcuture taille constitution role
- Structure permettant le transport nucléocytoplasmique.
- Complexe de 100 nm : canal de 10 nm de diamètre avec changement de conformation possible pour l’élargir à 25 nm.
- Constitution : nucléoporines (protéines glycosylées, 50 à 100 types différents) dont le rôle est d’obstruer partiellement le pore.
- Rôle dans le transport noyau- cytoplasme.
Lamines
• Protéines fibreuses formant un réseau.
• Elles font parties de la famille des microfilaments intermédiaires.
• Plusieurs types de lamine codés par des gènes différents:
-> Lamines B ancrées à l’enveloppe nucléaire.
-> Lamines A et C interagissent avec les Lamines B le long de l’enveloppe.
• Quand les lamines sont phosphorylées :
-> Rupture du réseau -> effondrement de l’enveloppe nucléaire. -> Cette phosphorylation a lieu durant la mitose.
Syndrome de Werner (progeria)
Syndrome de Werner (Progeria) ● Maladie rare, génétique, autosomique dominante ● Mutation du gène de la Lamine A : LMNA ● Diagnostic vers 2 ans : vieillissement accéléré perte de cheveux Arthrose Rides ● Décès vers 13 ans d’insuffisance cardiaque (pas de cancer)
Transport nucléocytoplasmique
Deux types transport
Il y a nécessité d’un transport bidirectionnel entre noyau et cytoplasme. Deux types de transport :
• passif bidirectionnel : pour les molécules dont la taille est < 10 nm (ions, nucléotides).
• import actif pour les autres molécules (protéines telles que les facteurs de transcription,
les enzymes, …).
Importation active
L’importation active nécessite trois éléments :
• Séquence de Localisation Nucléaire (SLN)
• Petite protéine G Ran
• Importines α et β
SLN
SLN = NLS :
présente dans toutes les protéines nucléaires
8 à 10 acides aminés
variable d’une protéine à l’autre peut être bipartite
composé d’acides aminés chargés + n’est pas clivée après l’entrée de la protéine dans le noyau
Si l’on ajoute une SLN a une proteine qui en etait initiallement depourvue celle ci rentre dans le noyau
si l’on retire la SLN d’une proteine nucleaire elle devient incapable de rentrer dans le notau
Proteine G
Protéine G :
•Ran = petite protéine G
• Cytoplasme : grande concentration de Ran GDP
Il existe une protéine “ G Activating Protein” (GAP) : Ran GTP -> Ran GDP
Activité GTPasique importante dans le cytoplasme
Noyau : grande concentration de Ran GTP
La protéine “ G Exchange Factor ” (GEF) : Ran GDP -> Ran GTP
Les importine
- Importine α (adaptateur) qui lie les protéines-SLN
- Importine β (véritable molécule cargo) → se lie à l’importine α, consolide sa liaison à la protéine-SLN et se lie aux protéines Ran.
Importation active des protéines dans le noyau
cytoplasme
Complexe (SLN, imp a , imp b + prot) se fixe sur l’anneau cytoplasmique du pore
(l’importine b interagit avec nucléoporines)
noyau
Ran GDP -> (GEF) -> Ran GTP
dissociation du complexe
la protéine SLN reste dans le noyau
importation prot dans le noyau regulable par
des signaux extérieurs :
- surtout pour les protéines transcriptionnelles
- cacher ou démasquer la SLN
- Permet de transmettre un signal de l’extérieur de la cellule à l’intérieur du noyau
gene =
facteur de transcription =
• gène = séquence d’acide nucléique (ADN) nécessaire à la
synthèse d’une protéine
• Facteurs de transcription = protéines se liant à l’ADN sur des régions “régulatrices” en particulier sur le promoteur des gènes
avec le complexe de transcription général.
• Permettent une spécificité de la transcription (expression) d’un gène
Ex role SLN
Ex 1: NFkB : séquence SLN masquée par un inhibiteur IFkB qui se détache s’il est phosphorylé par un signal extérieur
Ex 2 : recepteur hormone glucorticoïde : SLN masque, liaison ligand, demasquage SLN, entrée dans le noyau
Exportation des ARN
Exportation des proteine
Exportation des ARN :
• Les ARN sont exportés liés à des protéines : ils sont transportés sous forme de ribonucléoprotéines.
• Nécessité de molécules cargos : exportine + Ran-GTP
Exportation des protéines :
• Protéines navettes : présence d’une séquence d’exportation nucléaire SEN
-> Liaison à des molécules cargo : les exportines
-> Liaison à Ran-GTP dans le noyau
• Passage à travers le pore
• Dissociation du complexe dans le cytoplasme et hydrolyse de Ran-GTP
Exportation ARNm dans le cytoplasme
– Coiffe à l’extrémité 5’ + protéines associées à la coiffe + ribonucléoprotéines + exportines + ran GTP = → Complexe d’exportation
– interagissent avec nucléoprotéines
Chromatine
Chromatine = ADN + les protéines de régulation de l’empaquetage.
Nécessité d’empaqueter car : ADN déroulé > 1 m. Or diamètre du noyau = 1 à 2 μm.
Compaction de la chromatine :
• régulée
• variable en fonction de l’expression des gènes
• variable suivant les phases du cycle cellulaire
en 4 niveau
niveau 1 chromatine
Niveau 1 : nucléosome, fibre de 10 nm.
• Nucléosome = 2 copies de 4 histones (H2A ; H2B ; H3 ; H4) sous forme d’octamère
• L’ADN fait 2 tours (147 paires de bases (pb)) autour du nucléosome
• 0 à 80 pb entre deux nucléosomes
• /!\ Le nucléosome n’est pas un obstacle à la réplication et à la transcription.
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
niveau 2
Niveau 2 : les solénoïdes, fibre de 30 nm.
• Nucléosomes se groupent par 6 pour former des solénoïdes, solidarisés par les histones H1.
• Histones H1 : non nucléosomiques, globulaires avec deux domaine C et N ter, réalisent l’agrafage entre les nucléosomes.
niveau 3
Niveau 3 : boucle de compaction, fibre de 300 nm. Formation de boucles de 10’000 à 100’000 pb sur un axe fait de protéines différentes.
Les SMAR = régions de l’ADN s’associant de façon préférentielle à la matrice nucléaire et qui sont à la base des boucles de compaction.
niveau 4
Niveau 4 : Chromosomes,
compaction de la chromatine a la mitose
Niveau de compaction maximal.
Compaction de la chromatine
euchromatine
heterochromatine constitutive
Plus la chromatine est compactée, moins l’ADN est accessible aux facteurs de transcriptions et aux enzymes.
• Euchromatine : Chromatine non condensée, correspond à l’ADN codant, hypomethyle
• Hétérochromatine constitutive : Chromatine condensée, correspond à un ADN non codant (télomères, centromères, ADN répétitif). Peut pas bouger
heterochromatine facultative
• Hétérochromatine facultative : Remodelage de la chromatine, passage euchromatine
Hétérochromatine est hypermetyle
Elle est régulée par des mécanismes épigénétiques.
Elle permet de contrôler l’expression des gènes.
Epigenetique
Définition : contrôle de l’expression des gènes sans modification de leurs séquences nucléotidiques.
• L’épigénétique permet de réguler l’activité transcriptionnelle des gènes.
• Elle est due à des modifications réversibles :
- De l’ADN : méthylation
- Des histones : modifications post-traductionnelles des histones nucléosomiques
par méthylation ou acétylation
methylation de l’ADN
Méthylation de l’ADN sur des zones spécifiques : Les îlots CpG : constituées de dinucléotides CG notés CpG.
• Ce sont des zones rares et localisées essentiellement dans les régions promotrices des gènes (régions 5’).
• Effectuées par les ADN-méthyltransférases DNMT
ADN méthylé: la transcription du gène est réprimée.
• Reconnus par des protéines spécialisées qui lui sont associées et maintiennent l’état réprimé (MeCP2)
modif post trad histone lesquelles ou quel type prot role peuvent interagir avec quoi
• Acétylations, méthylations
• Sur des aa situés sur les extrémités N-terminales : lysines et arginines
• Réversibles : méthyltransférase /déméthylases, acétylation/décétylations
• Peuvent interagir entre elles
• Recrutent des protéines spécialisées sur les résidus modifiés
→ modification de la compaction de la chromatine
• Peuvent interagir avec la méthylation ADN
modification post traductionnelles des histones
acétylation
Acétylation :
Effectuée par des HAT (histones acétyl-transférases) HAT = “ co-activateurs ” des facteurs de transcription
Les groupes Acétyls sont chargés négativement
=> ↓ liaison ADN histone = ↑ transcription
- 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 gène
modif post trad histone
desacetylation
- Inverse HAT
- Des protéines ayant une activité de déacétylation, les HDAC sont des “co-répresseurs ” de la transcription.
- HDAC recrutées par certaines protéines associées à l’ADN méthylé
relation méthylation ADN et histone déacétylation
MeCP2:
se fixe sur les cytosines méthylées de l’ADN, recrute une HDAC → compaction de l’ADN méthylé
L’ADN méthylé est souvent compacté en raison d’une interaction avec un HDAC qui modifie les histones après la transcription
Méthylation histone 3 et hétérochromatine
Histone 3 : Méthylation sur lysine 9 par une enzyme spécifique :
H3Lys9 Méthyl transférase
La lysine9 méthylée de H3 → recrutement de HP1
HP1 → Maintient la conformation condensée chromatine. → Répression active de la transcription
acétylation et métylation histone relation activation gene
Les acétylations et méthylations des histones modifient l’activation des gènes
• Toutes les méthylations des histones ne sont pas inhibitrices
• La méthylation de la lysine 4 de H3 (H3-K4) favorise l’activation des gènes en inhibant une HDAC
Phosphorylation dephosphorylation
Phosphorylation de l’histone non nucléosomique à la mitose
H1 phosphorylé lors de la mitose sur des sérines et thréonine
→ liaison inter nucléosomique plus serrée
⇒ compaction importante
relation cancer
des gènes suppresseurs de tumeurs ont les ilots CpG hyper-methylés dans 4 cellules cancéreuses
La méthylation des promoteurs de ces gènes → baisse la transcription et augmente la prolifération cancéreuse
Exemple : MGMT, un gène qui code pour une enzyme de réparation de l’ADN.
Son promoteur est hyper-méthylé dans certains cancers
