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BIOCHIMIE > regulation expression gene (post transcription) > Flashcards

regulation expression gene (post transcription) Flashcards

1
Q

Régulation post transcriptionnelle
Qualitative

Quantitative

A

Qualitative
Epissage alternatif
Edition

Quantitative
Dégradation du messager
Rôle des MIR (micro ARN)
Régulation de la traduction

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Q

épissage intronique

A

Grande quantité d’ARN transcrite puis éliminée
Coût énergétique++
Risque d’erreurs et de mutations

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Q

Epissage alternatif
•Le séquençage du génome humain a montré l’existence de …. gènes codants
pour des protéines
•Au moins …. protéines
•1 gène : au moins … transcrits et en moyenne ….. transcrits différents
•….% des gènes ont un épissage alternatif

A
  • Le séquençage du génome humain a montré l’existence de 20 000-25 000 gènes codants pour des protéines
  • Au moins 100 000 protéines
  • 1 gène : au moins 2 transcrits et en moyenne 6-8 transcrits différents
  • 90% des gènes ont un épissage alternatif
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4
Q

Epissage alternatif

physiologique

A

Combinaisons différentes des exons d’un gène

L’épissage alternatif génère des isoformes protéiques ayant des propriétés biologiques spécifiques

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5
Q

Combinaisons différentes des exons d’un gène

csq

A

Protéines fonctionnellement distinctes
Variabilité tissulaire
Variabilité dans le temps (au cours de développement)
Variabilité de réponse à un signal cellulaire

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6
Q

L’épissage alternatif génère des isoformes protéiques ayant des propriétés biologiques spécifiques
modif :

A

Interactions protéines/protéines
Localisation sub-cellulaire
Activité catalytique

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7
Q

Epissage alternatif pathologique qui résulte

A

De mutations des séquences consensus d’épissage « CIS »
De mutations de séquence (intron/exon) hors des séq consensus
D’anomalies des protéines du spliceosome ou de protéines régulatrices « TRANS »

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8
Q

L’épissage alternatif pathologique génère

A

des isoformes protéiques ayant des propriétés biologiques anormales

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9
Q

L’épissage alternatif pathologique

csq

A
  • > Modification des interactions protéines/protéines
  • > Modification de la localisation sub-cellulaire
  • > Modification de l’activité catalytique
  • > Absence de protéine
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10
Q

Différents types d’épissage alternatif

A

Exclusion inclusion d’exon

Site alternatif en 3’
->Délétion exonique

Site alternatif en 5’
-> Délétion exonique

Eclusion mutuelle d’exon

Rétention d’intron

Epissage alternatif impliquant le promoteur et le site de poly-Adénylation (promoteur ou site poly a multiple)

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11
Q

Les déterminants de l ’épissage : séquences en « CIS »
ont un impact sur l’epissage
raison principal que l’episssage puisse etre alternatif
qu’est ce qui determine leur affinité pour des facteurs d’épissage

A

ont un impact sur l’epissage :
•Les séquences autour des séquences consensus
•La taille de la séquence de pyrimidine en 3

raison principal que l’episssage puisse etre alternatif : force des sites bornant les
exons en 5’ et 3’

qu’est ce qui determine leur affinité pour des facteurs d’épissage : La similitude à une séquence « idéale »

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12
Q

Sites faibles

A

Nécessitent des facteurs additionnels (protéines)
Qui se lient à des séquences régulatrices
Activatrices ou inhibitrices de l’épissage

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13
Q

Site fort

A

Constitutifs

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14
Q

csq site fort et faible

A
  • La présence de régulateurs va déterminer de taux d’inclusion ou non d’un exon
  • La position des sites faibles/forts va entrainer un épissage alternatif
  • Des facteurs régulant la transcription peuvent aussi moduler l’épissage
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15
Q

Les déterminants de l ’épissage en CIS : couplage avec la transcription
elongation rapide
elongation ralentie

A

Elongation rapide : préférentiellement recrutement de la machinerie d’épissage
en 3’ fort
Elongation ralentie : recrutement du spliceosome au niveau du site 3’ faible

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16
Q

Les déterminants de l ’épissage en TRANS

A

SR : protéines d’épissage +: contiennent des séquences riches en Serine (S) /Arginine (R)
recrutement snRNP U1+U2

hnRNP : Heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (complexes ARN/Protéine)
inhibitrices : masquage des sites

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17
Q

Les déterminants de l ’épissage en TRANS

ESE ISE ESS ISS

A

ESE: exonic splicing enhancer : séquence exonique fixant des facteurs activant l’epissage
ISE: intronic splicing enhancer : séquence intronique fixant des facteurs activant l’epissage
ESS : exonic splicing silencer : séquence exonique fixant des facteurs inhibant l’epissage
ISS : intronic splicing silencer : séquence intronique fixant des facteurs inhibant l’epissage

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18
Q

Epissage alternatif et pathologie

differente anomalie

A

Mutations des séquences CIS :
Séquences «CIS» consensus
Séquences «CIS» ESS ESE ISS ISE

Anomalies fonctionnelles
Anomalies quantitatives : 
Eléments «TRANS»
Protéines qui lient ESS ESE ISS ISE
Les protéines du spliceosome
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19
Q

Epissage alternatif et pathologie

csq

A

Retentissement sur la qualité de l’épissage > évènements d’épissage aberrants
•Maladies d’origine génétique
•Pathologies acquises (cancer)

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20
Q

Epissage alternatif et pathologie : les différentes altérations
en cis

A

1 : mutations du site de branchement
2 : mutations affectant la région riche en pyrimidines
3 : mutations du site consensus 3’
4 : mutations du site consensus 5’
R : mutations des sites régulateurs introniques ou exoniques

21
Q

Cas des mutations germinales
Données de la base «HumanGene Mutation Database» : … % des mutations constitutionnelles associées à une pathologie sont des mutations du ….

Une mutation de … peut conduire à la ….

Exemple du gène … dont les mutations sont impliquées dans la mucoviscidose

A

Données de la base «HumanGene Mutation Database» : 30% des mutations constitutionnelles associées à une pathologie sont des mutations du site d’épissage

Une mutation de site d’épissage peut conduire à la synthèse d’une protéine partiellement fonctionnelle

Exemple du gène CFTR dont les mutations sont impliquées dans la mucoviscidose

22
Q

Cas des mutations germinales

que pasa cas 1

A
  • Décalage du cadre de lecture
  • STOP prématuré
  • Pas de protéine > Phénotype sévère
23
Q

Cas des mutations germinales

2e cas

A 
Pas de décalage du cadre de lecture
Pas STOP prématuré
Protéine présente
Fonction?
Faire des tests fonctionnels
24
Q

Epissage alternatif et pathologie : exemple 3

Mutation d’un ESE

A
  • Pas de décalage du cadre de lecture
  • Protéine fonctionnelle?
  • Synthèse possible du transcrit complet en quantité plus faible
  • Phénotype potentiellement moins sévère

Interprétation de la mutation est plus difficile et il faut une analyse fonctionnelle
Pour statuer sur la pathogénicité de l’altération

25
Q

Mutations (2) affectant la région riche en pyrimidines, CTFR

A 
site avec repetition TG 
nb TG variable : microsatelite 
quand nb TG augmente ARNm contenant cet exon diminue 
entraine survenue maladie 
•Formation de structures 2nd
qui entravent l’épissage normal
•Conséquence quantitative
26
Q

Cas des mutations Somatiques (Cancer)

A

•La fréquence des mutations d’épissage est variable en fonction du type de gène impliqué
•Anomalies très fréquentes de l’épissage alternatif « normal »
Exemple TP53 : touchée par des mutations classiquement « perte de fonction »
> Dans la tumeur la protéine ne fonctionne pas ou ne s’exprime pas

27
Q

Cas des mutations Somatiques (Cancer)

Exemple MET

A

récepteur au facteur de croissance FGF Protéine MET est très exprimée ARNm est exprimé, délétion de l’exon 14

Altération activatrice
Code pour une région régulatrice : freine
L’activité du récepteur

28
Q

Interprétation biologique des anomalies de la transcription
Interprétation du caractère causal
2 stratégies majoritaires

A

Complexe parce qu’un même « type » d’anomalie peut conduire à des phénotypes
différents = expression de l’anomalie ou de la pathologie différentes

Conséquences : activation/inhibition/phénotype sévère/modéré

L’approche ADN et l’approche ARN

29
Q

Approche ADN

A

L’approche la plus couramment utilisée en diagnostic
ADN est une molécule robuste facile à extraire
L’analyse devra comprendre les jonctions INTRON/EXON sur environ 120 pdb dans l’intron
Toute anomalie au delà ne sera pas identifiée
•sauf très haut débit étude du génome ou séquence génomique complète

30
Q

Approche ADN

Interprétation

A

Variant est connu > simple
Variant est non connu
•modélisation bioinformatique qui « prédit » l’impact fonctionnel
•clinique et l’arbre généalogique
•passer à l’ARN
•tests fonctionnels (difficiles cas particuliers rares)

31
Q

L’approche ARN

A

Relais à l’approche ADN (petites séries, cadre de la recherche, cas particuliers)
ARN est une molécule fragile > risque de dégradation +++
Problème de la spécificité tissulaire le sang n’est pas forcément un bon reflet du tissu d’intérêt (sang? tissu?)
Le problème du NMD (Non-sens Mediated RNA Decay)

32
Q

L’approche protéine… (recherche)

A

Tumeurs : on peut regarder l’expression de la protéine dans le tissu tumoral assez simplement

33
Q

Correction des anomalies de la transcription
Aspect thérapeutique

Approche expérimentale

A

Aspect thérapeutique
Le rôle majeur joué par les anomalies de l’épissage en pathologie
Mise en place de stratégies correctives

Approche expérimentale
Utilisation d’oligonucléotides antisens (ASO) pour bloquer ou faciliter l’épissage

34
Q

Dégradation des ARNs

A

La dégradation des ARN messagers est un processus cellulaire
•Régule la production de protéine en réponse aux conditions de l’environnement
cellulaire
•Elimine des ARN défectueux.

35
Q

Dégradation des ARNs

processus

A

Dégradation 5’3’ (XRN1)
Nécessite des enzymes de de-capping (DCP1/2)

Déadenylation
Dégradation 3’5’

36
Q 
Dégradation des ARNs
qui 
quoi 
pk 
degradation quoi
A
  • Tous les ARNs (r, t, m….)
  • Répression traductionnelle
  • Contrôle qualité des ARN
  • Dégradation des Introns
  • Turn over des nucléotides et recyclage
37
Q

Nonsense-mediated mRNA decay

NMD

A

La dégradation des ARN messagers porteurs d’un codon STOP prématuré (PTC :
premature terminal codon)
Mécanisme de surveillance, de contrôle qualité des ARNm
Aspect crucial : distinguer un codon stop « normal » / « prématuré »
dépendante de l’épissage et liée à la
signalisation des jonctions intron/exon par des protéines : EJC : « exon junction
complex »

38
Q

Nonsense-mediated mRNA decay
(NMD)
processus

A

si codon stop premature précède > 50 Nu avant dernier EJC
Interaction entre les facteurs de fin de traduction « eRF » et les EJC via le recrutement de protéines du complexe
NMD

Phosphorylation de UPF1 : protéine majeure du système NMD
Formation d’un complexe : SURF

Libération (eRF3+eRF1+UAA)
Activation de la dégradation du messager
Endonucléases

39
Q

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD)

Le plus souvent en pathologie :

A

L’existence d’un codon stop précoce induit l’activation d’un système de contrôle qui permet la dégradation du messager avant
sa traduction en protéine : NMD
On peut ne pas mettre en évidence le messager si très instable
On ne met pas en évidence la protéine tronquée

40
Q

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD)

Rôle physiologique

A

Régulation de l’expression des isoformes protéiques
Il existe de très nombreux exemple
1 exemple : maturation des globules blancs
Suppression des réarrangements d’immunoglobuline
non productifs

41
Q

Régulation de la transcription/traduction par les MIR
(micro-ARN)
•Les MIRs :
•Ces molécules ont un rôle.. dans
•À ce jour, plus de … micro-ARN matures ont été découverts chez l’homme
•… % du génome est … par les MIRs
•Un gène peut être régulé par … micro-ARN
•… micro-ARN peut réguler …. gene du fait de ….

A

•Les MIRs : petits ARN non codants
•Ces molécules ont un rôle clé dans la régulation post-transcriptionnelle de
l’expression des gènes et leur expression est elle-même finement régulée
•À ce jour, plus de 2 500 micro-ARN matures ont été découverts chez l’homme
•50 % du génome est régulé par les MIRs
•Un gène peut être régulé par plusieurs micro-ARN
•un seul micro-ARN peut réguler plusieurs gènes du fait de la complémentarité
souvent partielle

42
Q

Action des micro-ARN

A

Les MIRs ont une séquence complémentaire localisée dans la région 3’ UTR de leur gène cible
miARN gene donne pri -miARN puis grace a prot DROSHA -> pre miARN puis exportin l’envoi dans le cytoplasme
sous forme duplex miARN -> se detache puis s’associe au complexe RISC -> degrade messager

43
Q

Action des micro-ARN

A

Les MIRs ont une séquence complémentaire localisée dans la région 3’ UTR de leur gène cible
Régulateurs négatifs de l’expression des gènes

44
Q

Rôle physiopathologique des MIRs (micro-ARN)

A

L’expression des MIRs est tissus-spécifique
•Ils ont un rôle majeur dans les processus de développement
et la différenciation cellulaire
Des altérations de l’expression des MIR est associé à de
très nombreuses pathologies
•Les cancers
•Les maladies cardiovasculaires
•Les syndromes inflammatoires

45
Q

Ex MicroARN et CANCER

A 
Sous-expression du MIR let-7 est liée à la prolifération via le control de l’expression transcriptionnelle
de KRAS (prot oncogene)
46
Q

Etude des micro-ARN

A

PUCE d’expression
•Profils d’expression

RTqPCR individuelle
•Etudier 1 ou quelques MIRs particuliers

Séquençage
•Quantifier les MIR (séquençage nouvelle génération)
•Identifier des anomalies de séquence et isoformes

47
Q

Manipulation pour éteindre des gènes

A

•Les shARN (transformés en miRNA) et siRNA sont des ARN double brin
exogènes qui entrent dans les cellules via un vecteur (transfection
directe, virus, plasmide..)
•On peut les utiliser pour éteindre l’expression d’un gène un vitro
•Ils sont parfaitement complémentaires

48
Q

Inhibition traduction

A

L’inhibition de la traduction est un élément majeur de la réponse aux stress cellulaires
L’initiation de la traduction est une cible privilégiée de régulation
mTOR et les EIF2K sont deux intégrateurs essentiels des stress carentiels
Des systèmes de traduction sélective de certains ARNm existent
Ces intégrateurs régulent des fonctions biologiques adaptatrices dépassant la traduction
Modulation spécifique et pré conditionnement

BIOCHIMIE (16 decks)

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