Épissage Partie 1

Conférence du 17 avril

• Mathieu Flamand, PhD, est professeur adjoint au Département de psychiatrie et de neurosciences.
• Son laboratoire étudie les modifications de l'ARN et des RBPs dans la plasticité synaptique et les maladies neurodégénératives.
• Son doctorat porte sur les mécanismes de régulation par les microARNs et les protéines de liaison à l'ARN (RBP).

Examen 2 - Consultation

• Des reprises de l'examen sont disponibles, mais pas avant la semaine prochaine.
• La prise de rendez-vous s'effectue par courriel à [email protected].
• Les disponibilités sont le lundi de 11h30 à 14h et le jeudi de 12h30 à 15h.

Vocabulaire de Transcription

• Une unité de transcription est une séquence d’ADN, qui s'étend du promoteur au terminateur
• Chez les procaryotes, une unité de transcription peut contenir plusieurs gènes, produisant un ARNm polycistronique.
• Un opéron est un groupe de gènes transcrits sous le contrôle d'un même promoteur.
• Chez les eucaryotes, une unité de transcription contient un seul gène, produisant un ARNm monocistronique.
• Le transcrit primaire d'ARN correspond à la portion de l'ADN transcrite.

Introduction à l'Épissage

• L'épissage est le processus d'excision des introns et de liaison des exons dans un gène
• Un intro est une séquence transcrite, mais absente des ARNm matures
• Un exon est toute séquence présente dans l'ARNm mature.
• Seuls certains exons contiennent des UTR, des séquences non codantes.

Transformations de l'ARNm eucaryote

• Trois processus co-transcriptionnels principaux modifient l'ARNm eucaryote pendant l'élongation: l'addition de la coiffe, l'épissage et l'addition de la queue de poly-A.
• Le niveau de phosphorylation de la queue CTD coordonne ces processus.

Taille des gènes et protéines

• Chez les procaryotes (E. coli), la taille moyenne d'un gène est d'environ 1 kb.
• Chez les eucaryotes (humains), la taille moyenne d'un gène varie entre 10 et 27 kb.

Nombre d'introns

• En moyenne, les gènes humains contiennent huit introns.
• Le nombre d'introns varie entre 1 et 363 par gène.

Taille des Introns

• La taille des introns dans les gènes eucaryotes peut être très variable.
• La taille moyenne des introns est de 1,8 kb.
• Les exons sont généralement plus petits, avec une taille moyenne de 150 pb.
• Le ratio approximatif de la taille exon:intron est de 1:10
• La taille des introns de 60 pb à 800 000 pb (800 kb)

Exemples de nombre d'introns

• La portion codante du gène de la dihydrofolate réductase ne représente que moins de 10 % de sa taille totale.
• L'ARN polymérase II prend 17 heures pour transcrire la portion codante du gène de la dystrophie humaine.

Découverte des Introns

• Les introns sont très présents dans le génome des eucaryotes et de leurs virus.

Fonction de l'épissage

• L'épissage alternatif permet de produire plusieurs protéines à partir d'un nombre de gènes plus restreint, augmentant ainsi la diversité des produits génétiques.
• L'épissage lié au brassage d'exon joue un rôle important dans l'évolution.
• Le spliceosome est la machinerie protéique qui participe à l'incision.

Types d' Introns

• Il existe plusieurs types d'introns, les introns de groupes I et II sont retirés par auto-épissage
• Le spliceosome est le plus commun chez les eucaryotes sert à l'excision et les hélicases pour l'activation

Le Spliceosome

• Le spliceosome est une complexe moléculaire catalysant l'épissage.
• Composé d'environ 150 protéines variables selon l'espèces et de 5 ARN: U1, U2, U4, U5 et U6 qui forment un site catalytique.
• Les ARN peuvent être nommés small nuclear RNA ou snRNA et représentent entre 100 et 300 nt
• L’épissage est sous la dépendance de snRNP est requiert l’hydrolyse d’ATP
• SNRP remplit trois rôles principaux: reconnait les sites d'épissages et de ramifications, rassemble les sites et catalyse les réactions de transestérification
• Le spliceosome a trois parties : l'U2AF est un facteur auxiliaire qui reconnait le site d'épissage en 3', est le tractus Py et BBP est une protéine qu se lie au point de branchement.

Chimie de l'Epissage de l'ARN

• Les séquences reconnues comme sites d’épissage de l’intron sont; GU au site 5’ de l’intron et AG au site 3’ de l’intron
• L’intron contient une séquence de branchement localisée près du site 3’ d’épissage où A est le point de branchement, suivi d'une région riche de pyrimidine
• Lors du processus, on brise un lien phosphodiester et on le relie.
• Deux réactions de transestérification se produisent
• La première réaction: OH-2’ du point de branchement (A) fait une attaque nucléophile sur le groupement phosphate du G conservé au site 5’ de l’intron et brise le lien phosphodiester
• Est une excisions de l'intron (libération lariat) et unions des deux exons avec l"aide de l'extrémité 3’ -OH de l’exon 1 que attaque le groupement phosphage 5’ de l’exon 2

Le site actif

• Les hélicases contribuent au bon fonctionnement du système. Elles aident à déplacer les molécules en position.
• Tout le processus des hélicases est à l'aide d' ATP, qui coute beaucoup d'énergie.
• La voie canonique de l'épissage est contrôlé par un spliceosome majeur.
• Essentiel pour : le rapprochement des sites et les réactions de transestérifications

Voie d'épissage par le Spliceosome

• Le spliceosome majeure passe par quatre étapes; A-B-C-D.
• Le changement de la composition cause un changement de la structure.
• Étape 1: Formation du complexe E, contrôlé par des interactions protéines et ARN puis, le hybride ARN-ARN.
• Le déplacement du BBP par U2 favorise une extrusion pour catalyser.