Biologie cellulaire - Synthèse des protéines

Study Notes

La synthèse protéique se déroule dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.
Elle nécessite la présence d'ARN de transfert (ARNt) chargés avec des acides aminés correspondants et de l'énergie (GTP).
Les ARNt sont synthétisés dans le noyau cellulaire.
La synthèse protéique se déroule de l'extrémité N-terminale vers l'extrémité C-terminale de la protéine.
La transcription est la copie de l'ADN en ARN sans changement de langage (nucléotides).
La traduction est le changement de langage de nucléotides en acides aminés, avec l'ARNm comme intermédiaire.
Un code génétique est nécessaire pour la traduction, ce code sert de dictionnaire pour la correspondance entre codons et acides aminés.

Le code génétique est basé sur des triplets de nucléotides (codons).
Il comporte 64 codons possibles (4x4x4).
20 acides aminés différents sont utilisés dans les protéines.
Le code est redondant, plusieurs codons peuvent coder pour le même acide aminé.
Trois codons sont des "codons stop" : UAA, UAG, et UGA, qui ne codent pour aucun acide aminé.

Chaque ARNt possède un anticodon (3 nucléotides) qui est complémentaire à un codon spécifique.
L'extrémité 3’ de l'ARNt porte un site de fixation de l'acide aminé correspondant au codon.
L'ARNt reconnaît le codon sur l'ARNm grâce à l'appariement anticodon-codon.
L'ARNt est "en feuille de trèfle", avec une boucle qui contient l'anticodon.

L'aminoacyl-ARNt synthétase est une enzyme qui associe chaque acide aminé à son ARNt correspondant.
Il y a 20 types d'aminoacyl-ARNt synthétase.
Elle joue un rôle crucial dans la reconnaissance spécifique des ARNt et des acides aminés.

Les acides aminés sont les éléments constitutifs des chaînes peptidiques.
Les liaisons peptidiques relient les acides aminés.
La synthèse commence à l'extrémité N-terminale et continue jusqu'à l'extrémité C-terminale.

Les ribosomes sont les machineries catalytiques qui permettent l'ajout des acides aminés à la chaîne peptidique en cours de formation.
Un ribosome est composé de deux sous-unités (petite et grande) composées d'ARN ribosomique (ARNr) et de protéines.
Les ribosomes contiennent quatre sites de liaison aux molécules d'ARN : un pour l'ARNm et trois pour les ARNt.
L'étape d'élongation se produit dans les sites A, P et E des ribosomes
Le site A contient l'aminoacyl-ARNt, le site P contient le peptidyl-ARNt et le site E contient l'ARNt éjecté.
La synthèse protéique est effectuée de l'extrémité N-terminale vers l'extrémité C-terminale.

La traduction commence par la reconnaissance du codon d'initiation (AUG) par le complexe initiation eIF-2/ARNt-méthionine.
L'anticodon de l'ARNt-méthionine s'appariement au codon d'initiation sur l'ARNm.
Le site de démarrage est important pour la bonne orientation du cadre de lecture de l'ARNm.

La terminaison de la traduction se produit quand le ribosome rencontre un codon stop (UAA, UAG ou UGA).
Un facteur de terminaison se lie au codon stop.
La liaison peptidyl-ARNt est hydrolysée. 
La protéine est libérée.
Le ribosome se dissocie en ses deux sous-unités.

Les protéines se déplacent des sites de synthèse vers des compartiments cellulaires spécifiques.
Elles subissent des modifications post-traductionnelles complexes (modifications co-traductionnelles ou post-traductionnelles dans le réticulum endoplasmique puis dans l'appareil de Golgi), incluant du clivage ou glycosylation afin d'obtenir leur fonction finale.

Le contrôle de l'expression génique intervient à chaque étape de la synthèse protéique, en particulier au niveau de la transcription, et d'autres étapes.