Traduction et repliement Flashcards
Transcription et traduction
- Information se trouvant encodée dans l’ADN d’un gène est transcrite en ARN messager, ARNm
- Information se trouvant sur l’ARNm est traduite en une protéine qui réalisera une fonction
Lecture de l’ARNm
ARNm est décodé en groupes de 3 bases (nucléotides) dénommés triplets ou codons
Codons
Groupes de 3 bases qui codent pour des acides aminés
Codons: exceptions
Différents codons peuvent coder un même acide aminé, avec l’exception de la Méthionine (Met, ou M) et le Tryptophane (Trp, ou W)
Méthionine
AUG
Signale initiation
Codons qui signalent stop
3 codons
UAA, UAG, UGA
Code génétique
Est universel
Les virus, bactéries, champignons, etc. utilisent tous le même code génétique
Structure d’un ARNm: coiffe
- Reconnaissance par le ribosome
- Efficacité de traduction
- Stabilité de l’ARNm
Structure d’un ARNm: AAAAA 3’, 5’ UTR, 3’ UTR
- Efficacité de traduction
- Stabilité de l’ARNm
UTR
Région non traduite
ORF
Cadre de lecture ouvert
Identification d’un cadre de lecture ouvert
C’est le premier AUG, codon Méthionine qui détermine l’ORF
- ATG au niveau de l’ADN
- AUG au niveau de l’ARNm
- Met au niveau de la protéine
Cadres de lecture possibles
Il existe 3 cadres de lecture possibles pour une molécule ARNm donnée
Effets des mutations dans le cadre de lecture au niveau de l’ADN
- Ponctuelles
- Insertions (+1 frameshift)
- Délétions (-1 frameshift)
- Silencieuse
- Faux-sens
- Non-sens
- Continuation
ARNt
ARN de transfert qui permet la lecture du code génétique
Adaptateurs moléculaires reliant les acides aminés et les codons
Structure de l’ARNt
70-80 nucléotides
Structure en feuille de trèfle
Aminoacyl-ARNt
Synthétase qui ajoute l’acide aminé correct
Nombre de codons
64 codons
- 61 codons codent pour 20 aa
- 3 codons STOP
- AUG codon initiation
- Dégénérescence ou redondance, mais pas d’ambiguïté: certains aa ont plus d’un ARNt
Chargement
Premier adaptateur du code génétique, enzyme aminoacyl-ARNt-synthétase qui reconnait et couple un aa à son ARNt spécifique
ARNt chargé
ARNt avec son aa
Deuxième adaptateur
Molécule d’ARNt dont le codon s’apparie avec le codon du ARNm
Composantes du ribosome
- Gros complexe composé de 4 ARN et de plus de 80 protéines
- Deux sous-unités: la grande et la petite
- Bien que les protéines dépassent en nombre les ARNs, ces derniers comptent pour plus de la moitié de la masse du ribosome
Structure du ribosome
1 site de liaison à l’ARNm
3 sites de liaison aux ARNt:
- Site A: pour site Aminoacyl ARNt (ou site accepteur)
- Site P: pour site Peptidyl-ARNt
- Site E: pour Exit, site de sortie
Phases de la traduction
1) Initiation
2) Élongation
3) Terminaison
Étapes d’élongation
4
Première étape
- Un ARNt chargé d’un acide aminé se lie au site A libre du ribosome selon le codon sur l’ARNm
- Ce codon détermine l’acide aminé
ajouté à la chaine polypeptidique en croissance
Erreur de lecture
- Les site A et site P sont assez proches pour que deux ARNt s’apparient à deux codons successifs
- Cet arrangement ajusté permet qu’il n’y ait pas d’erreur de lecture pendant tout la synthèse de la protéine
Deuxième étape
Le bout carboxylique de la chaîne polypeptidique est découplé de l’ARNt situé au site P et lié par liaison peptidique au groupement aminé libre lié à l’ARNt au site A
Énergie dans la deuxième étape
Cette réaction est favorable énergétiquement et se réalise spontanément grâce à la grande énergie du lien aminoacyl avec son ARNt
Troisième étape
Un déplacement de la grande sous-unité par rapport à la petite sous- unité du ribosome déplace les deux ARNt dans A et P vers, respectivement, les sites P et E de la grande sous-unité
Quatrième étape
La petite sous-unité se déplace exactement 3 nucléotides sur la molécule d’ARNm , ce qui la repositionne exactement en face de la grande sous-unité en positions originales l’une par rapport à l’autre
Le Site A est libre pour accueillir le suivant ARNt chargé
Terminaison de la traduction
- Lorsque le ribosome arrive à un codon stop, aucun ARNt correspond à ce codon. Un facteur reconnaît cette situation
- Au cours de la phase finale de la synthèse protéique, la liaison d’un facteur de libération (Release Factor) au site A porteur d’un codon stop met fin à la traduction
- Le polypeptide achevé se détache et le ribosome se dissocie en ses deux sous-unités
Repliement de protéines
- Très sensible à l’environnement (pH, sel, température, RedOx, autres protéines)
- Peut être affecté par des mutations (hérédité)
- Plus les protéines sont complexes et plus les erreurs de repliement sont fréquentes (CFTR, 50% de protéines synthétisées sont mal-repliées)
- C’est le cas dans certaines maladies, où ce taux d’erreur augmente de façon néfaste
Mutations
Modifications permanentes de l’ADN qui peuvent affecter le repliement de protéines
EX: anémie falciforme, maladie génétiques
Cataractes
- Avec l’âge le repliement est affecté
- Environ 20 millions de personnes dans le monde sont aveugles à cause des cataractes
- C’est la cause d’environ 5% des cas de cécité aux USA
- Près de 60% des cas de cécité dans certaines régions d’Afrique et d’Amérique du Sud
- Les cataractes deviennent plus fréquentes avec l’âge. Plus de 50% des personnes aux USA ont eu des cataractes vers l’âge de 80 ans
Cristallines
Protéines structurales solubles dans l’eau se trouvant dans la lentille et la cornée de l’oeil permettant la transparence
Alpha-cristalline
Chaperone moléculaire ayant la capacité d’empêcher la précipitation des protéines dénaturées et d’augmenter la tolérance au stress cellulaire
Fonctions importantes pour le maintien de la transparence de la lentille et la prévention des cataractes en maintenant les protéines solubles
Alpha-cristalline vs. âge
Avec l’âge il y a un déclin des fonctions de l’alpha cristalline ce qui cause cataractes par précipitation des protéines dans la lentille
Repliement d’une protéine qui débute pendant sa synthèse
1- Formation d’abord des éléments de structure secondaire de base (hélice a, feuillets b, boucles) qui se replient indépendamment
2- Formation des domaines
3- Puis ajustement de domaines et repliement final
Chaperones moléculaires
Préviennent l’agrégation en s’attachant à des parties prônes à s’agréger telles que les régions hydrophobes - aident les protéines nouvellement synthétisées à acquérir leur conformation correcte
Énergie des chaperones moléculaires
- Fixation des chaperones au polypeptide en synthèse ne consomme pas d’énergie
- ATP consommé au moment de déloger les chaperones de la protéine
Pourcentage de protéines éliminées à cause de leur mauvaise conformation
Environ 50%
Étiquette ubiquitine
Ajouté sur les protéines pour marquer leur dégradation
Marquage fait pas le système ubiquitine-protéasome
Ubiquitine
Protéine de 76 aa ajoutée aux protéines à être dégradées sur un résidu Lysine (K)
Dégradation des protéines qui n’acquirent pas leur structure correcte
Par le UPS: ubiquitin-proteasome system
E1, E2, E3
E1
Ubiquitin-activating enzyme
E2
Ubiquitin-conjugating enzyme (ubiquitin transfer)
E3
Ubiquitin-ligase enzyme (substrate recognition)
Reconnait la protéine à être dégradée
Protéasome
Machine à dégrader de protéines, qui fonctionne à l’ATP
Tube formé surtout de protéases
Dégradation par le protéasome
- Protéines à être dégradées reconnues à leur étiquette ubiquitine
- Protéine ciblée est dépliée et rentre dans le tube
- Ub sont clivées avant que la protéine ciblée rentre dans le tube
- Hydrolyse les protéines en petits peptides qui sont relâchés
Fibrose kystique
Maladie autosomale récessive
Mutation la plus fréquente (80%) DF508, délétion de 3 nucléotides qui codant pour la phénylalanine 508 du canal chlore CFTR
Huntington’s Disease
Maladie génétique neurodégénérative, dont la transmission est autosomique dominante
Son gène code pour une grosse protéine appelée Huntingtine, qui a pour fonction de réguler diverses fonctions cellulaires comme le trafic vésiculaire et la sécrétion de facteurs neurotrophiques comme le BDNF
Chez les patients atteints, la Huntigntine agrège formant des fibres amyloïdes. La perte de fonction de cette protéine et son agrégation causent la mort de neurones par apoptose
CAG expansions
Au niveau moléculaire, la maladie est causée par des expansions du triplet CAG qui code pour l’acide aminé Glutamine
Ce qui cause de séquence poly-Glutamine, dites Poly-Q dans la protéine. Cela provoque l’agrégation de la Huntingtine
Maladie de Huntingont: nombre de triplet CAG répétés
Détermine si on est atteint ou pas et l’page du début des symptômes
Normal: 10-26 répétitions
Prémutation: 27-41 répétitions
Affecté: 36-121 répétitions
Maladie d’Alzheimer
- Diminution de l’efficacité du repliement et la dégradation de protéines avec l’âge
- Non dégradation d’une protéine dont la fonction normale est inconnue et qui est normalement associée à la membrane d’un neurone
- Formation d’agrégats de protéines sous forme de plaques amyloïdes détruisant les neurones environnants
- Il en résulte une perte de la fonction des neurones et leur mort
Prion
Protéine qui peut se trouver dans deux ou plus conformations, dont une est autoréplicative
Structure de prion normal
Alpha hélice: 40%
Feuillet beta: 3%
Structure de prion qui causent des maladies
Alpha hélice: 30%
Feuillet beta: 40%
Trois grandes catégories de maladie de Creutzfeldt-Jakob (CJD)
1) Sporadique (spontané)
2) Maladies génétiques à prions
3) Transmis (contagieux)
CJD sporadique (spontané)
environ 90% des cas de MCJ
Touche les personnes âgées, sans avertissement ni explication
Le prion commence à se former dans une ou plusieurs cellules du cerveau, puis se propage au reste du cerveau
CJD: maladies génétiques à prions
Environ 10% des autres cas de MCJ
Dus à une mutation génétique qui peut augmenter risques de développer la maladie
Nombre de codons
64 codons
- 61 codons codent pour 20 aa
- 3 codons STOP
- AUG codon initiation
- Dégénérescence ou redondance, mais pas d’ambiguïté: certains aa ont plus d’un ARNt
