Transcription et traduction Flashcards

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1
Q

1- Décrire comment marche l’expression des gènes

A

Le lien entre le génome (ADN) et la fonction (protéines et quelques ARN) : Gène transcrits en ARN et traduits en protéine qui dictent une fonction. Elle se fait à deux niveaux soit la transcription qui est l’action de polymériser de l’ARN à partir d’ADN et la traduction qui est l’action de polymériser des acides aminés en protéines à partir d’ARN messager.

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2
Q

2- Comment la cellule fait-elle pour devenir une cellule spécialisée et avoir des rôles et fonctions différentes ?

A

Elle possède des mécanismes de régulation de l’expression des gènes qui font que les gènes ne sont pas exprimés en mêmes temps. Ces mécanismes vont permettre de contrôler la transcription (en majorité) et la traduction.

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3
Q

3- Quelle sont les différences entre ADN et ARN?

A

Il y a d’abord une différence au niveau du sucre. L’ARN est fait d’un sucre ribose alors que l’ADN est fait d’un sucre désoxyribose. Ensuite, l’ARN remplacera la thymine par de l’uracile. Finalement, l’ARN sera plus souvent sous forme simple brin que double brin

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4
Q

4- Qu’est-ce que l’ARN ?

A

À cause de leur structure qui est souvent sous forme simple brin, les ARN peuvent prendre des structures particulières selon leur séquence. Elles peuvent le faire avec elles-mêmes ou avec d’autres molécules d’ARN. Ceci leur permet de faire des repliements tridimensionnels ou encore des tiges boucles sous forme secondaire. Cette structure est importante pour le fonctionnement de cette molécule. Elles peuvent avoir une activité catalytique (les ARNr).

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5
Q

5- Décrire l’ARN ribosomique de la bactérie

A

Elle contient plusieurs types de structure (boucles, tiges, tiges-boucles, boucles internes …). Elles contiennent des appariements U-G non conventionnels et contient aussi des bases modifiées.

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6
Q

6- Quelles sont les fonctions de l’ARN ?

A

Elles sont présentes grâce à leur structure, peuvent même avoir une activité catalytique. Cependant, il faut savoir que leurs fonctions sont moins versatiles que les protéines et leurs fonctions enzymatiques.

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7
Q

7- Quels sont les trois types majeurs d’ARN et quels sont leur fonction?

A

Il y a l’ARNm qui est l’ARN messager. Son rôle est de véhiculer l’information qui est dans L’ADN vers le cytosol où il sera pris en charge par la machinerie traductionnelle.
- Les seuls à être codants pour la protéine
Il y a l’ARNt, soit ARN de transfert. Il est indispensable au processus de traduction puisqu’il est impliqué dans l’incorporation des acides aminés dans la protéine en cours de synthèse.
Il y a l’ARNr appelé aussi l’ARN ribosomique qui est nécessaire à la traduction puisqu’il est dans la composition des ribosomes et coordonnent, positionnent l’ARN messager et l’ARN de transfert.

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8
Q

8- Quels sont les ARN polymérases dans les cellules eucaryotes et quels sont leur cible transcriptionnelle ?

A

Il y a l’ARN polymérase 1 qui va synthétiser les ARN ribosomiaux larges comme l’ARN 28S, 18S et 5.8S
Il y a l’ARN polymérase 2 qui va synthétiser les ARN messagers
Il y a l’ARN polymérase 3 qui va synthétiser les petites molécules d’ARN incluant l’ARN de transfert et l’ARN ribosomial 5S.

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9
Q

9- Décrire les caractéristique de transcription d’ADN en ARN

A
  • Elle nécessite l’activité d’enzymes nommées les ARN polymérases dépendantes de l’ADN
  • Elles sont capables de synthétiser de l’ARN à partir d’ADN en utilisant des ribonucléotides triphosphates (ATP, CTP, GTP, UTP). Il va faire la synthèse d’un seul brin d’ARN à la fois. Elle peut se faire à partir de l’Un ou l’autre des brins d’ADN, mais va toujours se faire dans la direction soit de 5’ à 3’.
  • Les ribonucléosides triphosphates sont les précurseurs utilisés dans la polymérisation et sont complémentaire s au modèle de l’ADN. Le 5’-P du nucléotide entrant réagit avec le 3’-OH du nucléotide de l’ARN en élongation. Il y aura ensuite libération de pyrophosphate suivis d’une hydrolyse en 2 phosphate inorganique (Pi) ce qui est une réaction irréversible. Les ARN polymérases ne nécessitent pas d’amorces pour ce processus. La transcription se fera à l’aide d’un brin matrice qui est complémentaire au brin non codant ou anti-sens.
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10
Q

10- Décrire le mécanisme de transcription

A

Il y a trois grandes étapes qui définissent ce processus soit l’initiation, l’élongation et la terminaison.
- L’initiation commence avec la liaison au promoteur. Elle est suivie par la fusion de l’ADN et la formation d’une bulle. On a ensuite l’ajout de 2 premiers NTP au site + 1
- L’élongation se définie par la polymérisation de l’ARN à partir d’un brin de matrice
- La terminaison s’effectue lorsqu’il y a rencontre de la séquence de terminaison dans l’ADN par la polymérase et donc le relâchement de l’ADN.

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11
Q

11- Qu’est-ce qu’un promoteur ?

A

Une région promotrice qui va permettre la liaison de l’ARN polymérase

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12
Q

12- De quoi ont besoin les ARN polymérases pour retrouver le promoteur ?

A

Elles ont besoin de facteurs généraux de transcription comme le TFIID comme le TBP qui va reconnaître et lier la boîte TATA ou encore les TAFSs qui peuvent lier d’autres régions comme l’initiateur.
- TFIAA qui stabilisent le contact TBP-ADN
- Les TFIIB qui sélectionnent le site d’initiation de la transcription et qui oriente l’ARN polymérase 2
- TFIFF qui se lie directement à la polymérase 2 et qui facilite l’ouverture de la bulle de transcription
- Le TFIIE qui aide à maintenir la bulle de transcription ouverte et qui interragit avec le TFIIH
- le TFIHH qui a 9 sous unités et trois activités enzymatiques soit kinase (phosphoryle la polymérase), d’hélicase (déroule l’ADN) et ATPase (déroule l’ADN).

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13
Q

13- Qu’est-ce qui va déterminer l’intensité et le moment qu’un gène sera exprimé?

A

Les éléments de contrôle

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14
Q

14- Comment sont liés les éléments de contrôle ?

A

Par des activateurs de transcription.

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Perfectly
15
Q

15- De quoi sont composés les éléments de contrôle

A

Ils vont avoir des sites de liaisons spécifiques dans l’ADN (ex : séquence ERE : AGGTCAnnTGACCT). Ils vont avoir des sites de liaisons spécifiques dans l’ADN appelés des éléments de réponse.

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16
Q

16- Quel est le rôle des activateurs ?

A

Recruter la machinerie de transcription et la stabiliser au promoteur

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17
Q

17- Que-ce que des sites amplificateurs ?

A

Des éléments de contrôle avec plusieurs éléments de réponses

18
Q

18- Décrire la structure générale des activateurs de transcription

A
  • Domaine de liaison à l’ADN qui est composé de plusieurs familles qui vont avoir une reconnaissance d’une séquence spécifique
  • Région d’activation qui va faire une interaction avec un ou des composants de la machinerie de la transcription
  • Domaine de dimérisation qui n’est pas présents pour tous les activateurs. Ils permettent l’association de facteurs en dimères (homodimère ou hétérodimères) qui vont permettre de faire des copies
19
Q

19- Décrire le activateurs/région d’activation

A
  • Ils ont des types d’activation d’acides (riches en acides aminés Asp et Glu) ou riches en acides aminés Glu ou sinon Pro
  • Ils vont former des interactions protéine-protéine avec les composants de la machinerie et permettent le recrutement de protéines sur l’ADN et aussi de co-activateurs qui vont aider à l’ouverture de l’ADN.
20
Q

20- Quelle est la différence entre un domaine et une région d’activation ?

A

Le domaine va posséder des structures précises alors que la région n’en aura pas.

21
Q

21- Décrire le mécanisme des activateurs de transcription

A

L’activateur sert de pont entre l’ADN et la machinerie de transcription afin de faire le recrutement
Ceux-ci vont pouvoir recruter l’ARN polymérase 2, les facteurs généraux de transcription, les enzymes de remodelages de la chromatine et les enzymes de modification des histones (les deux derniers sont des coactivateurs).
Les éléments de contrôle ont aussi la possibilité de contacter le promoteur par la formation de boucles d’ADN

22
Q

22- Décrire l’étape d’élongation de la transcription chez les eucaryotes

A

Cette étape commence avec la polymérisation du CTD de l’ARN polymérase par les facteurs de transcription TFIIH et PTEFb. Le CTD (domaine C terminal) est une longue chaîne peptidique répétée qui va signaler la transition de l’initiation vers l’élongation. Une fois phosphorylé il va être une plateforme d’interaction pour les facteurs de maturation de l’ARN. Leur de cette étape plusieurs facteurs vont rester au promoteur alors que d’autres vont suivre le polymère en élongation.

23
Q

23- Décrire la maturation des ARNm

A

Elle va se passer en même temps que l’élongation. Celle-ci va se passer en plusieurs étapes. Elle va commencer par l’ajout d’une coiffe au côté 5’, suivi par l’épissage des exons et l’excision des introns. Elle va se finir en même temps que la terminaison de la transcription et ce par l’ajout d’une que poly-A en 3’ (processus appelé la polyadénylation). Cette étape se passe lorsque l’ARN polymérase 2 va rencontrer le site AATAAA. Ceci va causer le clivage de l’ARN et l’ajout de la queue

24
Q

24- Qu’est-ce qui couple l’élongation à la maturation ?

A

La phosphorylation du CTD.

25
Q

25- Quel est le rôle de l’ajout de coiffe en 5’ ?

A

Il protège l’extrémité contre la dégradation et permet la traduction de l’ARNm

26
Q

26- Quel est le rôle de l’épissage du pré-ARN ? et comment est-ce qu’il est fait ?

A

Il implique la formation d’un lien phosphodiester non conventionnel (5’-2’) ce qui va former une espèce de lasso par la jonction de l’extremité 3’ du premier exon à l’extremité du 5’ du deuxième. Ce lasso sera par la suite détruit.
Il permet de rabouter les exons entre eux en enlevant les introns
Il est effectué par un complexe ribonucléoprotéique nommé le spliceosome

27
Q

27- Décrire ce qu’est l’épissage alternatif

A

C’est la production de plusieurs sortes de polypeptides à partir d’un seul gène. Ceci permet d’avoir des résultats différents dans des cellules différentes ou encore à partir de signaux cellulaires distincts. C’est la fonction la plus importante de l’épissage

28
Q

28- Décrire comment se fait l’ajout de queue Poly-A ainsi que son rôle

A

Il est accompli par un complexe de protéines qui comprend la protéine reconnaissant le site de terminaison (CPSF), l’endonucléase qui vient couper l’ARN ainsi que la poly-A polymérase. À la suite de cette activité enzymatique, la queu poly-A va être liée par des protéines PABPII et PABPI. (riche en G et U)
Le rôle de la queue est de protéger l’extrémité 3’ et de permettre la traduction.

29
Q

29- Décrire les gènes ribosomiaux

A
  • Ils sont présents en multiples copies répétées en tandem.
  • Le gène va coder pour l’ARN ribosomique 28S, 18S et 5,8 S
  • Le transcrit 47S va être produit par l’ARN polymérase 1
  • Un autre gène va coder pour le plus petit ARNr, le 5S qui va être transcrit par l’ARN polymérase 3
30
Q

30- Décrire la production des ribosomes dans le nucléole

A

Le gros transcrit de 47S doit être scindé en petits morceaux-maturation. Cette étape de maturation se fait dans le nucléole. Par la suite il y a un assemblage avec les protéines qui va se faire dans le nucléole. Ceci va produite les sous-unités 60S et 40S qui vont ensuite être exportées dans le cytoplasme. À l’intérieur, elles vont posséder 3 cavités importantes nommées le site A (aminoacyl), le site P (peptide) et le site E (exit)

31
Q

31- Décrire la transcription des gènes des ARNt

A

Les gènes codants pour les ARN de transfert sont très nombreux et répartis à travers le génome, ils vont être transcrits par L’ARN polymérase 3

32
Q

32- Décrire la maturation du pré ARNt

A

Une séquence en 5’ est retirée lors de la maturation et des bases vont être modifiées en 3’. Les changements vont être les suivants et voici leurs rôles
- Changement du segment UU en 3’ par un CCA pour attacher les aminoacyl
- Les bases modifiées vont être impliquées pour la reconnaissance
- L’extremité 3’ est le site de liaison de l’acide aminé (aminoacyl ARNt) via le carboxyl de l’acide aminé
- Les bons acides aminés vont être ajoutés au bon ARNt par des protéines spécialisées les aminoacyl synthétases
- Elle va avoir une boucle anticodon composée de 7 nucléotides

33
Q

33- À quoi servent les aminoacyl synthétases

A

Les bons acides aminés vont être ajoutés au bon ARNt

34
Q

34- Quelles sont les étapes de la traduction ?

A

Initiation, élongation et terminaison

35
Q

35- Quelle est l’activité la plus complexe de la cellule ?

A

La synthèse protéique (traduction)

36
Q

36- L’assemblage d’une protéine requiert quoi ?

A

Des ARNt attachés à leur acide aminés
Ribosomes
ARN messagers
Protéines de traduction
Énergie (GTP)

37
Q

37- Décrire l’initiation de la traduction chez les eucaryotes

A

Les cellules eucaryotes nécessitent au moins 12 facteurs d’initiation de la traduction. Pour initier la traduction 2 complexes vont être formés soit le complexe 43 S formé d’une sous unité 40 S (petite) du ribosome, d’ARNt méthionine initiatrice, eIF2 avec GTP et autres. Il y aura aussi le complexe ARN messager eIF4E (liaison de la coiffe), eIF4G, protéine de liaison du poly A. La liaison entre le eIF3 et eIF4G vont forcer l’interaction entre les deux complexes qui va former le scan ribosomique qui va trouver l’initiateur AUG. On cherche la séquence KOZAK 5’-CCACCAUGC-3’? Une fois que le complexe 43S a trouvé le codon AUG initiateur, eIF2-GTP va s’hydrolysé ce qui va causer le relâchement de eIF2-GDP et d’autres facteurs d’initiation. La grosse sous-unités va poursuivre en se joignant au complexe pour compléter la phase d’initiation.

38
Q

38- Quel est le rôle du ribosome durant la traduction ?

A

Ils subissent un cycle répété de changements mécaniques soutenus par l’hydrolyse de GTP. L’information qui est contenue dans l’ARNm détermine la séquence des aminoacyl-ARNt qui ets acceptée par le ribosome lors de la traduction. Les ARN ribosomiques jouent des rôles clefs dans la sélection des ARNt : la fidelité de la traduction, lient des facteurs protéiques de traduction et polymérisent les acides aminés. Ils contiennent 3 sites pour l’ARNt (A, P, E).
L’interface entre les sous-unités va former une cavité qui possède en son intérieur presque juste des ARNr. Le site actif où les acides aminés sont liés est aussi formée d’ARNr. L’ARNm de son côté est situé dans un sillon de la petite sous-unité et passe dans les sites A,P et E. Un tunnel va passer à travers le cœur de la grosse sous-unité et va débuter au site actif

39
Q

39- Décrire les différentes étapes de l’élongation

A

1- Sélection de l’aminoacyl-ARNt :
La liaison du second aminoacyl-ARNt au site A va demander de la GTPase elongation factor (eEF1A (eu) ou EF-Tu (pro). L’aminoacyl correct va induire un changement conformationnel dans le ribosome qui va permettre la stabilisation de l’ARNt lié au ARNm dans le site A du centre décodeur. Une fois qu’il est lié au bon codon, L,hydrolyse GTP, Tu-GDP ou eEF1A est relâché et le nouveau aaARNt est stable au site A
2- Formation du lien peptidique
La fonction amine du aa-ARNT dans le site A va attaquer le carbonyl de l’ARNt du site P ce qui va mener à la formation spontanée (ne nécessitant pas d’énergie et catalysée par le peptidyl transférase qui est une composante de la grosse sous-unités) du lien peptidique. Il faut savoir qu’un ribosome catalyse l’incorporation d’environ 10 acides aminés par seconde dans la chaîne peptidique. Cette vitesse est environ 10 millions de fois plus rapide que la réaction sans catalyseur
3- La translocation
Le facteur EF-G (eEF2 chez les eucaryotes liés au GTP va stabiliser le ribosome et l’empêcher de reculer. L’hydrolysation du GTP va provoquer un changement de conformation qui va déplacer l’ARNm et les boucles anticodons associés. Ceci va laisser le site A vide. Au même moment, le ribosome va revenir à sa position classique et le EF-G-GDP ou eEF2-GDP va se dissocier du ribosome
4- Relâchement de l’ARNt déacyclé
Le tRNA déacyclé va quitter le ribosome laissant le site E vide. À chaque cycle, l’élongation 2 GTP vont être consommés, soit un pendant la sélection de l’aminoacyl-ARNt et un autre pendant la translocation. Chaque ARNt va aussi passer à travers les trois positions : liaison au site A, après formation du lien peptidique au site P et à la prochaine de lien peptidique au site E suivi par le départ du ribosome

40
Q

40- Décrire la terminaison de la traduction

A

Elle va avoir lieu à un des 3 codon stop (UAA, UAG ou UGA) et va avoir besoin des facteurs de relâchement qui reconnaissent les codons stops (RF pas ARNt). Chez les eucaryotes eRF1 reconnaît tous les codons STOP (ils favorisent l’hydrolyse du lien ester entre la chaîne peptidique et l’ARNt). Une fois reconnu le lien ester entre le polypeptide et l’ARNt du site P va être hydrolysé. La dernière étape consiste à la dissociation de l’ARNM du ribosome et le désassemblage du ribosome et le relâchement de la protéine.