Traduction Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que la traduction?
A
C’est le processus par lequel l’information génétique contenue dans l’ARNm est interprétée pour produire la séquence linéaire en acides aminés des protéines.
C’est la traduction d’un langage avec un alphabet à 4bases dans un autre langage utilisant un alphabet de 20 acides aminés.
2
Q
Combien de protéines ça prend pour la synthèse d’une seule protéine?
A
Action coordonnée de plus de 100 protéines et ARN au total pour la synthèse d’une seule protéine.
3
Q
Quelle quantité d’énergie est consacrée à la synthèse des protéines?
A
Jusqu’à 80% de l’énergie cellulaire des bactéries en croissasnce est consacrée à la synthèse des protéines.
4
Q
Vrai ou faux? La traduction est un des processus les plus conservés parmi les organismes et les plus coûteux en énergie pour la cellule.
A
Vrai.
5
Q
Que comprend la machinerie de la traduction?
A
L’ARMm, l’ARNt, aminoacyl-ARNt sythétases et les ribosomes.
6
Q
Quel est le rôle de l’ARNm dans la traduction?
A
C’est la matrice pour la traduction. C’est une série ordonnée d’unités de 3 nucléotides (codons, ordre des aa).
7
Q
Quel est le rôle de l’ARNt dans la traduction?
A
C’est l’interface entre les acides aminés et les codons dans l’ARNm.
8
Q
Quel est le rôle des aminoacyl-ARNt synthétases dans la traduction?
A
Elles servent à lier les acides aminés aux ARNt spécifiques à un codon.
9
Q
Quels sont les rôles du ribosome dans la traduction?
A
Il coordonne la reconnaissance de l’ARNm par chaque ARNt.
Il catalyse la formation des liens peptidiques.
10
Q
Quelles sont les caractéristiques du ribosome?
A
C’est une machinerie de plusieurs MDa
Composé de protéines et d’ARN
11
Q
Quel est l’acteur principal de la traduction?
A
Le ribosome.
12
Q
Qu’est-ce qu’un cadre de lecture ouvert (ORF) dans la traduction?
A
C’est l’information qui est sous la forme de codons de 3 nucléotides spécifiant chacun un acide aminé.
L’ARNm est une suite de codond adjacents et non chevauchants = cadre de lecture ouvert.
13
Q
1 ORF correspond à quoi? Qu’est-ce qu’il contient?
A
Il correspond à 1 polypeptide et il continent un codon d’initiation et un codon stop.
14
Q
La plupart des protéines ont une séquence qui commence par quel acide aminé?
A
Par le deuxième étant donné que la méthionine sera enlevée.
15
Q
La traduction se passe dans quel sens?
A
Elle démarre en 5’ de l’ORF et procède codon par codon jusqu’à l’extrémité 3’.
16
Q
Quel est le codon d’initiation chez les eucaryotes? Qu’est-ce qu’il défini?
A
Codon d’initiation (eucaryotes) : 5’-AUG-3’
Spécifie le premier acide aminé.
Définit le cadre de lecture.
17
Q
Vrai ou faux? Le codon d’initiation est absolument nécessaire.
A
Vrai.
18
Q
Quels sont les cadres de lecture possibles en absence d’un codon d’initiation?
A
Sans codon d’initiation la séquence peut démarrer au deuxième nucléotide ce qui fait que la séquence est très différente.
Elle peut aussi démarrer au troisième nucléotide.
19
Q
Quels sont les codons stop?
A
5’-UAG-3’
5’-UGA-3’
5’-UAA-3’
20
Q
Que spécifie le codon stop?
A
La fin de la synthèse peptidique.
21
Q
Vrai ou faux? Il y a deux bons cadres de lecture pour un ARNm.
A
Faux. Il y en a un seul.
22
Q
Comment caractériser la présence des ORF chez les eucaryotes et chez les procaryotes?
A
Eucaryotes : un seul ORF par ARNm (monocistroniques) = une seule protéine
Procaryotes : peuvent produire plusieurs protéines
23
Q
Comment expliquer l’importance de la polyadénylation et de la coiffe 5’ dans la traduction?
A
La coiffe 5’ s’agit d’une guanine méthylée (liaison 5’-5’) qui est requise pour le recrutement du ribosome.
Après la liaison de la coiffe, le ribosome scanne 5’ vers 3’ jusqu’à AUG
G/A en amont et G en aval du codon d’initiation : augmente efficacité de la traduction (séquence de Kozak)
La queue poly-A favorise un recyclage efficace des ribosomes
24
Q
Combien de nucleotides possèdent les ARNt?
A
75-95
25
Vrai ou faux? Il y a au moins un ARNt par acide aminé.
Vrai.
26
Quelle est la particularité de l’extrémité 3’ des ARNt?
Ils contiennent la séquence CCA qui est un site conservé d’attachement de l’acide aminé.
Il est très spécifique.
Cette séquence est ajoutée par des enzymes, car elle n’est pas codée par le code génétique.
C’est l’adénosine qui va contenir l’acide aminé.
27
Quelles sont les bases inhabituelles présentes dans les ARNt? Quelles sont leurs caractéristiques et leur utilié?
Les bases inhabituelles sont fabriquées par une modification enzymatique après la transcription.
Elles sont importantes, car en leur absence, la vitesse de croissance est réduite.
Pseudouridine : le ribose est à la position 5 au lieu de la position 1
Dihydrouridine : les carbones 5 et 6 ne sont pas reliés par une double liaison car celle-ci a été réduite.
28
Comment décrire la structure en feuille de trèfle de l’ARNt?
Il y a 4 segments d’autocomplémentarité qui forment une double hélice. Chacun d’entre-eux ont une structure tige-boucle.
Le bras accepteur est celui qui fait la liaison avec l’acide aminé (CCA simple brin)
La boucle YU contient la pseudouridine.
La boucle D contient la dihydrouridine.
La boucle de l’anticodon reconnaît le codon.
La boucle variable possède une taille variable de 3 à 21 bases.
29
Un schéma n’est pas la meilleure façon de représenter la structure réelle de l’ARNt. Quelle est sa structure véritable?
Il possède une structure en forme de L.
30
Quelles sont les 2 étapes du chargement des acides aminés à l’ARNt par les aminoacyl-ARNt synthétases?
L’adénylylation (transfert d’AMP) : l’ADP subit une attaque nucléophile par l’oxygène sur le phosphate α ce qui va créer une liaison covalente entre l’AMP et l’acide aminé ainsi que l’élimination d’une molécule de pyrophosphate par une pyrophosphatase.
Chargement de l’ARNt : le groupement 3-OH’ d’un ARNt sur un carbone de l’acide aminé adénylylé ce qui va faire en sorte que l’acide aminé va se lier à l’adénosine et un AMP sera éliminé.
31
Comment caractériser les aminoacyl-ARNt sythétase en fonction des acides aminés et des ARNt? Quelle est la nomenclature?
Il existe un ou plusieurs codons par acide aminé et un ou plusieurs ARNt par acide aminé.
Le chargement de tous les ARNt d’un acide aminé spécifique se fait par une seule aminoacyl-ARNt synthétase.
Il existe 20 aminoacyl-ARNt synthétases différentes
ARNt-glutamine : Gln-ARNtGln : acide aminé-ARNt codon reconnu
32
Quelles sont les différentes classes des aminoacyl-ARNt synthétases? Quelles sont leurs caractéristiques?
Classe I : attachement de l’acide aminé au OH en 2’ de l’ARNt (monomériques ou dimériques)
Classe II : attachement de l’acide aminé au OH en 3’ de l’ARNt (dimériques ou tétramériques)
33
Quelles sont les différentes structures des acides aminés?
Voir diapo 21.
34
Comment caractériser les strucutres des aminoacyl-ARNt synthétases des différentes classes?
Classe I : feuillets β situés entre les hélices α, empilés en sandwich (Rossmann fold)
Classe II : 7 hélices α parmi lesquelles on retrouve des feuilles β
35
Qu’est-ce qui constitue la spécificité des aminoacyl-ARNt synthétases pour un ARNt?
Base discriminante du bras accepteur
Boucle de l’anticodon (un seul codon seulement pour Trp et Met; 6 codons pour Ser : déterminants en dehors de l’anticodon (lorsque plus d’un codon))
36
Vrai ou faux? L’anticodon joue un rôle important dans la reconnaissance spécifique des enzymes de leur ARNt spécifique.
Faux. Il ne joue pas de rôle dans ça.
37
Comment caractériser la structure de la glutaminyl-ARNt synthétase?
Il y a de nombreux points de contact entre l’emzyme et l’ARNt.
C’est comme un second code génétique (ensemble des déterminants). Il permet la reconnaissance spécifique des composants de l’ARNt qui lui est spécifique par une enzyme qui lui est propre.
38
Comment caractériser la structure de l’arginyl-ARNt synthétase en complexe avec l’ARNt et l’Arg?
Il y a un pont salin entre le phosphate de l’adénosine en 3’ (CAA) et Arg350.
39
Quelle est la fréquence d’erreur des ARNt synthétases pour un acide aminé?
La fréquence d’erreur de chargement est dee moins de 1/1000.
40
Comment se faire la différence entre Tyr et Phe par les ARNt-synthétases?
Discrimination de Tyr et Phe grâce à la liaison hydrogène avec le OH de la tyrosine.
41
Comment se faire la différence entre l’isoleucine et la valine par les ARNt-synthétases?
L’emcombrement stérique de l’isoleucine pour la valinyl-ARNt synththétase.
Pour l’isoleucyl-ARNt synthétase, le groupement CH3 de l’isoleucine augmente le DG = 2-3 kcal/mol ce qui fait en sorte qu’il est 100 fois plus probable de reconnaître l’isoleucine par rapport à la valine.
Erreur de 1% (fidélité supplémentaire nécessaire)
42
Qu’est-ce que la poche d’édition des ARNt?
Par exemple, si on prent l’isoleucyl-ARNt synthétase, il y a une poche d’édition à côté de la cavité catalytique.
L’entrée de l’AMP-valine (plus petite) dans cette poche d’édition cause son hydrolyse en valine + AMP.
L’AMP-isoleucine ne peut entrer dans cette poche d’édition.
Cela diminue le taux d’erreur à 0,01% (1/10 000)
43
Qu’est-ce que le ribosome ne distingue pas?
Il ne distingue pas les ARNt incorrectement chargés.
Par exemple, il ne différencie pas le Ala-ARNtCys du Cys-ARNtCys.
La substitution d’un nucléotide dans l’anticodon fait en sorte qu’il délivre son acide aminé au mauvais codon.
Les seuls critères sont donc l’interaction entre le codon et l’anticodon et la fidélité des ARNt synthétases.
44
Quel est le rôle du ribosome dans la traduction?
Il fait seulement s’assurer qu’il y a une bonne complémentarité entre le codon et l’anticodon.
45
Qu’est-ce qui joue le rôle majeur dans la sélection du bon acide aminé par l’ARNt?
Les ARNt synthétases.
46
Quelles sont les caractéristiques du ribosome?
Il est plus gros et plus complexe que la machinerie pour la synthèse de l’ADN
Il possède 4 molécules d’ARN et plus de 80 protéines
Sa masse moléculaire est de 4.2 MDa (eucaryote)
Synthèse de l’ADN
– 200-1000 nucléotides par seconde
Synthèse des protéines chez les eucaryotes (compartiments cellulaires distincts)
– 2-4 acides aminés par seconde
47
Comment expliquer la séparation des composantes du ribosome par ultracentrifugation?
Ultracentrifugation sur gradient de sucrose
Les sous-unités ribosomiques sédimentent à une vitesse (unités Svedberg : S) qui dépend de leur taille.
Les sous-unités migrent dans le gradient de densité de sucfrise jusqu’à atteindre une densité qui dépend de leur taille et de leur densité.
Plus ils migrent loin, plus ils sont gros et denses.
48
Quelle est la composante majeure du ribosome? Qu’est-ce qui est présent en moins grande quantité?
C’est l’ARNr (2/3 de la masse).
Il y a beaucoup de protéines, mais seulement un poids moléculaire moyen de 15kDa.
49
Quelles sont les différentes composantes de la grande et de la petite sous-unités du ribosome?
Grande (60S):
- 3 types d’ARNr (40S)
- 49 protéines
Petite (40S) :
- ARNr (18S)
- 33 protéines
50
Expliquez le cycle du ribosome (association et dissociation des deux sous-unités).
1. L’ARNt et l’ARNm reconnaissent la petite sous-unité robosomique qui se fixe à eux.
2. La grande sous-unité ribosomique va reconnaître ce complexe et va s’y fixer. La traduction peut commencer.
3. L’aminoacyl ARNt vient se fixer de façon spécifique.
4. Lors de la rencontre d’un codon stop, il y a arrêt de la traduction et dissociation du complexe.
51
Est-ce qu’un ARNm peut être traduit par plusieurs ribosomes à la fois? Expliquez.
Oui. Ce sont des polyribosomes ou polysomes (multiples ribosomes / ARNm). On peut retrouver 1 ribosome à tous les 80 nucléotides de l’ARNm.
Il y a un ORF de 1000 bases, donc 10 ribosomes (synthèse de 10 protéines d’environ 35 kDa en même temps).
La majorité des robosmes sont engagés dans la traduction en tout temps.
52
Le ribosome catalyse la formation de la liaison peptidique. Comment?
Peptide transféré du peptidyl-ARNt au aminoacyl-ARNt (réaction peptidyltransférase)
Extrémités 3’ mises en contact
Amine du aminoacyl-ARNt attaque le carbonyle du peptidyl-ARNt
Synthèse du N-terminal du polypeptide en premier
53
Où se lie l’ARNr dans le ribosome?
Dans le centre peptidyltransférase.
54
Quels sont les 3 sites de liaison pour les ARNt dans le ribosome?
Site A : aminoacyl-ARNt
Site P : peptidyl ARNt
Site E : exit (sortie)
55
Où sont situés les sites de liaison des ARNt dans les ribosomes?
Les sites de liaison des ARNt sont situés à l’interface entre les sous-unités du ribosome
56
Qu’est-ce que le centre de décodage?
C’est l’endroit où se forme la liaison entre le codon et l’anticodon.
C’est un tunnel étroit qui laisse passer l’ARNm simple brin.
57
Qu’est-ce qu’il y a entre les codons de l’ARNm des sites de liaison A et P des ARNt? À quoi ça sert?
Il y a un angle. Cet angle empêche l’accès de l’ARNt aux codons de l’ARNm des autres sites.
58
Comment caractériser la taille du tunnel de sortie du ribosome? Quelle est la conséquence ça?
La taille du tunnel permet seulement la formation d’hélices alpha. La structure 3D du polypeptide est acquise à la sortie du ribosome.
59
Où se trouve le centre peptidyl-transférase?
Dans la grande sous-unité du ribosome.
60
Où se trouve le centre de décodage?
Dans la petite sous-unité du ribosome.
61
Expliquez l’initiation de la traduction chez les procaryotes.
Recrutement du ribosome (petite sous-unité) sur l’ARNm
Insertion de l’ARNt initiateur au site P
Positionnement précis du ribosome au site d’initiation de l’ARNm (cadre de lecture)
62
Au niveau de l’initiation de la traduction, qu’est-ce que les procaryotes possèdent que les eucaryotes ne possèdent pas?
Une méthionine modifiée (fMet). Chez les eucaryotes, elle n’est pas modifiée.
63
Au niveau de l’initiation de la traduction chez les eucaryotes, que se passe-t-il avant la liaison de la petite sous-unité du ribosome?
Reconnaissance de la coiffe 5’ par eIF4E
Liaison de eIF4G et eIF4A à l’ARNm
Liaison de eIF4G à eIF4E
Liaison de eIF4B : stimule activité hélicase de eIF4A (désagrège structures secondaires dans l’ARNm)
64
Comment expliquer la formation du complexe de préinitiation de la traduction 43S chez les eucaryotes?
4 facteurs se lient à la petite sous-unité du ribosome : eIF1 (bloque site E), eIF1A (bloque site A), eIF3 et eIF5
L’ARNt initiateur est convoyé dans le site P par eIF2-GTP (complexe ternaire)
Formation du complexe de préinitiation 43S
65
Comment expliquer la formation du complexe de préinitiation de la traduction 48S chez les eucaryotes?
Après que le complexe 43S soit formé,
Recrutement de la petite sous-unité du ribosome sur l’ARNm
Interaction entre les facteurs eIF4ABEG-ARNm-ARNt-eIF1,1A,2,3,5
Formation du complexe de préinitiation 48S
66
Comment décrire la phase de la recherche du codon d’initiation par le complexe de préinitiation 48S? Que se passe lorsqu’on le trouve? Comment se forme le complexe d’initiation 80S?
Il y a un balayage de l’ARNm (5’ vers 3’) par la petite sous-unité jusqu’au codon d’initiation (processus stimulé par activité hélicase de eIF4A)
L’appariement des bases de l’anticodon de l’ARNt initiateur avec le codon modifie la conformation du complexe 43S
– Modification de la conformation de elF5
– eIF5 stimule l’hydrolyse du GTP par elF2 (et leur dissociation de l’ARNt)
Dissociation de eIF1, eIF2, eIF3, eIF4B, eIF5
Liaison de eIF5B-GTP à l’ARNt initiateur ce qui stimule l’association des sous-unités 40S et 60S
L’association 40S-60S est possible grâce à la dissociation de eIF1, eIF3 et eIF5
Liaison de la 60S stimule l’hydrolyse du GTP par eIF5B et sa dissociation (ainsi que eIF1A)
Formation du complexe d’initiation 80S prêt à recevoir un ARNt chargé dans le site A
67
À quoi sert la configuration circulaire de l’ARNm?
La queue poly-A contribue à l’efficacité de la traduction. En effet, lorsque les deux sous-unités du ribosome se dissocient quand il a terminé la traduction, la sous-unité 40S est bien positionnée pour recommencer la traduction.
68
Quelle est la première étape de l’élongation chez les procaryotes?
L’aminoacyl-ARNt convoyé vers le site A par EF-Tu-GTP (facteur d’élongation) mais EF-Tu-GTP masque l’acide aminé
Liaison de EF-Tu à l’acide aminé est seulement possible sous la forme GTP (EF-Tu-GTP)
Liaison du « Centre de liaison des facteurs » après appariement correct
Liaison stimule activité GTPase de EF-Tu qui se dissocie (changement conformationnel)
69
Quels sont les 3 mécanismes pour garantir un appariement correct ARNt-ARNm?
1. En plus des liaisons hydrogènes entre le codon et l’anticodon, des liaisons hydrogènes se forment avec 2 adénines du petit sillon de l’ARNr 16S.
2. L’hydrolyse du GTP par EF-Tu a seulement lieu lorsque l’appartement est correct (liaison optimale du centre de liaison des facteurs).
3. L’ARNt doit pivoter (d’environ 7nm) vers le centre peptidyl-transférase pour le transfert du peptide du site P vers le site A. Seuls ceux correctement appariés peuvent résister aux contraintes que cette torsion apporte.
70
L’ARNr de la grande sous-unité du ribosome catalyse quoi? Quelles sont les caractéristiques?
La formation du lien peptidique.
Grande sous-unité sans protéine peut former des liens peptidiques.
Aucun acide aminé à 1.8 nm autour du site actif, donc il n’y a pas de protéines impliquées dans la peptidyl-transférase.
Vitesse synthèse peptide 30-50% niveau normal avec des mutants protéine L27 (acides aminés N-terminal)
ARNr joue le rôle majeur
71
Quel est le mécanisme proposé pour la formation de la liaison peptidique par l’ARNr-ARNt? Quel rôle joue le 2-OH’?
Il y a l’appariement des bases ARNr-ARNt (CCA) des sites A et P.
Le 2-OH’ joue un rôle de navette à protons. Il est important car une mutation éliminant le 2’-OH de l’ARNt (site P) réduit 106 fois la catalyse.
72
Quel est le principe de la translocation des ARNt et de l’ARNm? Comment ça fonctionne?
L’ARNt du site P doit se déplacer au site E et celui du site A au site P. L’ARNm doit se déplacer de 3 nucléotides
1) Extrémité 3’ de l’ARNt du site A dans P et du site P dans E
2) Liaison du EF-G-GTP 3
2) Contact avec centre de liaison des facteurs
2) Stimule activité GTPase de EF-G
3) Changement conformationnel de EF-G = translocation ARNt du site A vers site P qui tire ARNm
4) Dissociation de EF-G-GDP et ARNt du site E
73
Qu’est-ce qu’entraîne l’hydrolyse du GTP dans le centre de liaison des facteurs?
Ça fait en sorte que le GDP prend toute la place dans le site A.
74
Quelle est la différence entre la structure de EF-Tu-GTP-ARNt et EF-G-GDP?
EF-G-GDP occupe tout l’espace disponible dans le site A.
75
Quelle est l’importance du ribosome et de la structure de EF-G dans la translocation?
Le ribosome effectue une rotation de sa petite sous-unité en sens contraire des aiguilles d’une montre ce qui aide la translocation de A vers P et de P vers E.
La structure cristalline de EF-G-GDP et EF-Tu-GTP-ARNt sont des structures très semblables (mime moléculaire). EF-G-GDP imite celle de EF-Tu-GTP-ARNt. Il n’y a donc plus de place pour l’ARNt dans le site A.
76
Comment se passe la terminaison de la traduction chez les eucaryotes?
Il y a reconnaissance des codons stop par l’eRF1 (facteur de terminaison ou « releasing factor ») ce qui active la séparation du polypeptide du peptidyl-ARNt.
La structure 3D de RF1 lié au ribosome montre que ce facteur est lié au site A.
77
Quel est le rôle de l’anticodon de RF1 près du codon stop?
C’est un anticodon peptidique qui reconnaît le codon stop.
78
Quelles sont les caractéristiques du motif GGQ de RF1 près du centre peptidyltransférase?
C’est un motif conservé de gly-gly-gln (GGQ) par un mécanisme inconnu. Il catalyse l’hydrolyse du lien du peptide pour terminer le peptide.
79
Quelle est la comparaison à faire entre la structure de RF1 et d’un ARNt?
L’anticodon et CCA aux extrémités de l’ARNt
L’anticodon peptidique et GGQ aux extrémités de RF1
80
Comment se passe la terminaison chez les eucaryotes?
Il y a la liaison de eRF1 au codon stop et la libération du polypeptide.
Liaison subséquente de eRF3-GDP.
Changement conformationnel de eRF1 et du ribosome stimule échange du GDP de eRF3 pour du GTP.
Résulte en une forte affinité de eRF3 pour le ribosome et la dissociation de eRF1.
Liaison de eRF3 au CLF (centre de liaison des facteurs) et hydrolyse du GTP.
Changement conformationnel de eRF3 et dissociation du ribosome en absence de eRF1.
81
Comment se passe le recyclage du ribosome?
Après la terminaison, le ribosome est lié à l’ARNm et à 2 ARNt désacylés.
Liaison de RRF (ribosome recycling factor) au site A (imite ARNt).
RRF recrute EF-G-GTP (comme translocation).
Hydrolyse du GTP par EF-G (centre de liaison des facteurs entraîne un changement conformationnel).
EF-G déplace RRF dans site P: ARNt, RRF, EF- G-GDP et ARNm sont relâchés du ribosome.
IF3 (facteur d’initiation) participe à la libération de l’ARNm et la dissociation des sous-unités du ribosome.
82
Résumez la traduction.
Voir diapo 73-79.
