Cours 3 (1) PDF - Structure et transcription de l'ARN

I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Chez les procaryotes Chez les eucaryotes  Synthèse protéique : vision d’ensemble...

I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Chez les procaryotes Chez les eucaryotes  Synthèse protéique : vision d’ensemble Enveloppe nucléaire Transcription ADN ARNm Transcription ADN Ribosome Traduction Pré- polypeptide Maturation de l’ARNm ARNm ARNm Cellule procaryote Ribosome Chez les procaryotes, transcription et traduction sont effectuées dans le Traduction cytoplasme de manière simultanée. polypeptide Chez les eucaryotes transcription et Cellule eucaryote traduction sont dissociées dans l’espace et dans le temps.  Différents types d’ARN interviennent à diverses étapes de la synthèse protéique Polypeptide en - ARN messagers (ARNm) : patrons pour la synthèse cours de Acide synthèse protéique aminé → 2% de l’ARN cellulaire - ARN de transfert (ARNt) : adaptateurs lors de la traduction → reconnaissent par appariement de séquence un triplet complémentaire d’ARNm et positionnent correctement l’aa correspondant à ce triplet dans la protéine en formation. ARNm Ribosome - ARN ribosomaux (ARNr) : composants des ribosomes → Chez les eucaryotes: ARN 5S ; 5,8S ; 18S ; 28S ARNr - snARN (small nuclear RNA) : processus de maturations des ARNm eucaryotes (épissage) - snoARN (small nucleolar RNA) : formation des ARNr - miARN (microRNA) : régulateurs post-transcriptionnels Assemblage des 2 sous-unités d’un ribosome eucaryote  L’ARN : un acide nucléique moins stable que l’ADN ✓ L’ARN est constitué de nucléotides (base Structure primaire d’un ARN: azotée+ribose+grpt phsophate) associés par liaisons phosphodiesters. Extrémité 5’ ✓ Molécule polarisée : extrémité 5’ et extrémité 3’ phosphate Différences par rapport à l’ADN : - Plus court - Molécule monocaténaire → Moins stable et pas de réparation possible par lecture du brin complémentaire - Bases azotées = adénine, cytosine, guanine et uracile Liaison phosphodiester - Sucre = ribose → Plus réactif que le désoxyribose → L’ARN est moins stable que l’ADN Extrémité 3’ OH Pourquoi est-ce viable pour la cellule ?  Structures secondaires et tertiaires des ARN ✓ Structure secondaire : ex de la structure en épingle à cheveux : des séquences complémentaires d’un même brin d'ARN s’associent en une structure en tige et boucle Boucle → stabilisation de l’ARN terminale Hernie : «discontinuité » Boucle multiple Boucle interne ✓ Structure tertiaire : structure tridimensionnelle compacte ARNt ARNr I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Chez les procaryotes Chez les eucaryotes  Synthèse des ARN : rôles des ARN polymérases Une ARN polymérase est une enzyme qui catalyse la synthèse d’ARN. ARN pol ARN synthétisé par l’ARN pol I ARNr Il y a une unique polymérase chez les II ARNm procaryotes mais 3 polymérases III ARNr, ARNt, snARN, sno ARN différentes chez les eucaryotes. Une ARN polymérase peut : ARN Brin matrice polymérase -s’associer à l’ADN -dissocier la double hélice d’ADN (formation 5’ du complexe ouvert) 3’ -synthétiser un brin d’ARN complémentaire ARNm 3’ au brin matrice (paires: A-U et C-G) 3’ 5’ Brin codant Sens de → TRANSCRIPTION progression de la transcription -Le brin d’ADN matrice est lu dans le sens Complexe « OUVERT » ou bulle 3’→ 5’ et le brin d’ARN est synthétisé 5’ de transcription (≃17 nucléotides) dans le sens 5’→ 3’ Notez que le brin d’ ADN matrice et le brin d’ARN NB. Le brin codant porte la même séquence que néosynthétisé (= en cours de synthèse) l’ARN en cours de synthèse (en tenant s’associent sur quelques paires de bases par compte de l’utilisation de l’uracile à la place complémentarité des bases. de la thymine).  La bulle de transcription Bulle de transcription Burbuja de transcripción Hebra codificante Brin codant ARN RNA polimerasa polymérase Topoisomérases Enrollamiento Topoisomérases Desenrollamiento ADN Brin matrice ARN Site actif Sitio activo Hélice hybride ADN - ARN Dirección Sens de transcripción de progression de la transcription Inhibition de la transcription bactérienne  l’ARN polymérase catalyse l’addition d’un nucléoside triphosphate à l’extrémité 3’-0H libre du brin d’ARN Caractéristiques de la synthèse ($) d’ARN : - $ dans le sens 5’→ 3’ - Association des nucléotides par liaison phosphodiester - Réaction possible si la base du nucléotide triphosphate est complémentaire à la base du brin matrice (stabilisation par liaisons hydrogènes) - Vitesse de la synthèse : 20 à 90 nt/sec - Taux d’erreur : 10-5 → pas de relecture ni de corrections possibles des erreurs commises Besoins pour la synthèse: L’ARN pol catalyse la réaction entre l’oxygène du - Brin matrice C3’ du dernier nucléotide et le premier groupement phosphate porté par le C5’ du nucléotide - Nucléotide TriPhosphate (NTP) triphosphate à incorporer dans le brin. → Formation d’une liaison phosphodiester - Mg2+ - Amorce  I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Les 3 phases de la transcription La transcription chez les procaryotes La transcription chez les eucaryotes  Les 3 phases de la transcription promoteur Région d’ADN à transcrire 1. L’ARN pol s’associe à un promoteur Site d’initiation de la transcription (région de l’ADN relativement proche du site d’initiation ARN polymérase INITIATION de la transcription). 2. Déclenchement de la transcription : ouverture de la double hélice d’ADN ARN en cours de synthèse Hélice d’ADN ouverte → INITIATION de la transcription (des topoisomérases relâchent les tensions ELONGATION dues à l’ouverture de la double hélice) 3. Synthèse de l’ARN Ré-appariement des brins d’ADNcomplémentaires → ÉLONGATION 4. L’ARN pol rencontre des sites de terminaison ARN en cours de synthèse qui dictent la fin de la transcription et la TERMINAISON dissociation de l’ARN pol/ADN. → TERMINAISON ARN néosynthétisé Départ de l’ARN pol  I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Les 3 phases de la transcription La transcription chez les procaryotes La transcription chez les eucaryotes  Initiation de la transcription (procaryotes) - L’ARN pol est un complexe protéique constitué de sous-unités (, ,  ’) et d’un facteur . - L’ARN pol a une faible affinité pour n’importe quelle région de l’ADN. Association de l’ARN pol à un promoteur - Les promoteurs correspondent à des régions chez Escherichia coli de l’ADN pour lesquelles l’ARN pol a une forte affinité et qui sont impliquées dans le début de la transcription. - L’association de l’ARN pol avec un promoteur Le facteur σ s’associe aux régions -35 et -10. permet un démarrage de la transcription, sur β et β’ s’associent au site d'initiation. un site précis de l’ADN α et α s’associent à la région -35. - Chez les procaryotes, les promoteurs sont généralement constitués de 3 régions Ces interactions permettent de positionner promotrices : correctement l’ARN pol pour débuter la → Région -10 = boîte TATA transcription en un point précis : le site d’initiation de la transcription. → Région -35 → Région à environ 50 pb en amont du site d’initiation : l’élément UP  Les séquences consensus : des séquences déterminées par comparaison de séquences Les régions promotrices de différents gènes n’ont pas exactement la même séquence. Néanmoins, des séquences « idéales », les séquences consensus, ont été déterminées en comparant les séquences des régions promotrices de différents gènes. Elément UP Région -35 Boîte TATA N représente n’importe quelle base Séquence consensus Différentes séquences promotrices sont-elles équivalentes pour l’initiation de la transcription ?  Distintos promotores son reconocidos por distintas  Chaque séquence promotrice est reconnue par un facteur  distinct : Pomoteur standard Promotor estándar 70 Promotor de Pomoteur dechoque térmico choc thermique 32 Promotor de Pomoteur deestrés stressdeazoté N 54 Or les facteurs  sont activés en fonction de l’environnement du procaryote. → la transcription des gènes est modulée par l’environnement du procaryote. Des facteurs  différents sont impliqués dans la transcription de gènes aux fonctions différentes : Gènes de ménage Modulation du niveau d’azote cellulaire Gènes de choc thermique  Initiation de la transcription (procaryotes) Reconnaissance 1. Reconnaissance du promoteur et association de et association l’ARN pol à l’ADN. 2. Formation du complexe fermé : l’ARN pol est associée à un ADN dont les 2 brins complémentaires sont encore associés. 3. Formation du complexe ouvert : l’ARN pol dissocie les 2 brins d’ADN dans la zone du promoteur jusqu’au Complexe fermé site d’initiation de la transcription. 4. Initiation de la transcription : l’ARN pol commence la synthèse de l’ARN. Complexe ouvert Lorsque l’ARN néosynthétisé a une taille de 8/9 Initiation de la transcription nucléotides, le facteur  se détache et la polymérase quitte le promoteur. Départ du facteur  5. Début de la phase d’élongation de la transcription: l’ARN pol parcourt l’ADN dans le sens 3’→5’ et synthétise l’ARN dans le sens 5’→3’) Elongation  L’élongation : l’ARN polymérase catalyse l’addition d’un nucléotide à l’extrémité 3’-0H libre du brin d’ARN Caractéristiques de la synthèse d’ARN : - $ dans le sens 5’→ 3’ - Association des nucléotides par liaison phosphodiester - Réaction possible si la base du nucléotide triphosphate est complémentaire à la base du brin matrice (stabilisation par liaisons hydrogènes) - Vitesse de la synthèse : 20 à 90 nt/sec - Taux d’erreur : 10-5 → pas de relecture ni de corrections possibles des erreurs commises Besoins pour la synthèse: - Brin matrice L’ARN pol catalyse la réaction entre l’oxygène du C3’ du dernier nucléotide et - Nucléotide TriPhosphate (NTP) le groupement phosphate porté par le C5’ - Mg2+ du NTP → Formation d’une liaison phosphodiester - Amorce  Terminaison 1 (procaryotes) : terminaison dépendante de la séquence L’ARN pol se déplace le long de l’ADN jusqu’à un signal à l’origine de l’arrêt de la transcription : 1. Terminaison dépendante de la séquence Une région contenant : 5’ ARN - deux segments d’ARN complémentaires seq riche en Poly-U C et G formant une boucle en épingle à cheveux 3’ (segments riches en C et G, dont l’association est stabilisée par des liaisons H). ADN - un court segment poly-U sur l’ARN 5’ La structure en épingle à cheveux de l’ARN en Épingle à cours de synthèse gêne la progression de l’ARN cheveux pol et provoque la dissociation entre l’ARN pol et l’ADN. 3’ + → Fin de la transcription  Terminaison 2 (procaryotes) : terminaison dépendante de fateurs 2. Terminaison dépendant de facteurs : exemple du facteur  - le site de terminaison conduit au ralentissement de la progression de transcription ($ d’ARN dont la structure gène la progression de l’ARN pol). Site de terminaison - le facteur  est une hélicase Facteur  ARNm ARN polymérase (catalyse la séparation des hélices ADN/ARN ou ADN/ADN). Il se déplace sur l’ARN en cours de synthèse dans le sens 5’ → 3’. - lorsque le facteur  rejoint le site où l’ARN pol est ralentie : → dissociation de la double hélice ADN (brin matrice)/ARN (en cours de synthèse) → libération de la molécule d’ARN, de l’ARN pol et du facteur  → Fin de la transcription ARNm  I/ Structure de l’ARN et transcription 1. ARN Structure Les différents types d’ARN 2. Les ARN polymérases synthétisent les ARN 3. La transcription Les 3 phases de la transcription La transcription chez les procaryotes La transcription chez les eucaryotes  L’ARN pol II des eucaryotes L’ARN pol II est constituée de 12 sous-unités RBP (RNA Binding Protein) : - RBP1 : la plus grande, homologue de ’ de E. Coli (association avec le site d’initiation de E.Coli) →présente un domaine CTD (carboxyl terminal domain) phosphorylable, important pour l’initiation de la transcription - RBP2 : structurellement similaire à  (association avec le site d’initiation de E.Coli) - RBP3 et 11 : similaires à  (association avec la région -35 de E.Coli) ARN pol II  L’ARN pol II des eucaryotes Des facteurs de transcription (TF) s’associent à l’ARN pol II et : -interviennent dans la reconnaissance de l’ADN (la fixation au promoteur dépend de TBP: la TATA Binding Protein) -régulent l’activité de l’ARN pol II -facilitent la transcription Exemple : TFIIH est impliqué dans le début de la transcription TBP ARN pol II Complexe de transcription = ARNpol II + facteurs de transcription  “Promoteurs” de l’ARN pol II - La séquence des promoteurs eucaryotes sont beaucoup plus variables que celles des promoteurs procaryotes. - Séquence consensus : Séquences Boîte TATA Séquence initiatrice Inr régulatrices N représente n’importe quelle base diverses Y est une base pyrimidique - La boîte TATA chez les eucaryotes est plus en amont que chez les procaryotes (-30) → Des mutations dans la séquence de la boîte TATA réduisent la transcription du gène en aval. → La boîte TATA est reconnue par la protéine TBP. - Certains gènes sont équipés d’une séquence initiatrice « Inr ». Cette séquence est variable. - Il existe de multiples séquences régulatrices additionnelles (« enhacer » ou « silencer ») qui peuvent être distantes, de plusieurs milliers de paires de base, du site d’initiation (configuration 3D de l’ADN rapproche des sites très distants dans la séquence). → Elles modulent la transcription des gènes positivement ou négativement.  Protéines nécessaires à l’initiation de la transcription PROTÉINES FONCTIONS ARN Pol II Synthèse de l’ARN TBP Reconnaissance de la boîte TATA Stabilisation de l’interaction entre TFIIB et TBP TFIIA avec le promoteur Association à TBP TFIIB Recrutement du complexe ARN pol II-TFIIF TFIIE Recrutement de TFIIH Fixation à l’ARN pol II et TFIIB TFIIF Empêche la fixation à des séquences non spécifiques Hélicase TFIIH Phosphoryle le domaine CTD de l’ARN pol II  Transcripción en eucariotas (1) ADN 1. Formation du complexe fermé Liaison de TBP à la boîte TATA Liaison de TFIIB à TBP et à l’ADN (TFIIA stabilise le complexe) TFIIF dirige l’ARN pol II vers le promoteur Complexe Association de TFIIE et TFIIH (hélicase) fermé  Transcripción en eucariotas (2) 2. Formation du complexe ouvert ADN ✓ TFIIH (hélicase) ouvre la double hélice d’ADN sur 15-20 nucléotides Complexe fermé Complexe ouvert Ouverture de la double hélice d’ADN  Transcripción en eucariotas (3) ADN 3. Début de la synthèse et départ du promoteur TFIIH phosphoryle la région CTD de l’ARN pol II Perte de l’interaction avec TBP et le complexe d’initiation L’ARN pol II quitte le promoteur Complexe fermé Complexe ouvert Initiation de la Phosphorylations de synthèse CTD par TFIIH ARN L’ARN polymérase phosphorylée quitte le site d’initiation de la transcription  Transcripción en eucariotas (4) ADN 4. Élongation TFIIE et TFIIH sont libérés Des facteurs d’élongation sont requis Libération + Complexe déphosphoryl fermé ation de l’ARN pol II ARN Terminaison 5.Terminaison Complexe ouvert Elongation Facteurs Les mécanismes exacts de la terminaison élongation chez les eucaryotes sont en partie inconnus Phosphorylation L’ARN pol II est déphosphorylée et Iniciation s de CTD par recyclée TFIIH ARN  Résumé La transcription est la copie d’une région spécifique d’ADN en ARN. Elle est catalysée par les ARN polymérases. Seul le brin matrice d’ADN est copié, en suivant la règle de complémentarité des bases de Watson et Crick (T A, A U, C G et G C). Phases de transcription : reconnaissance du promoteur, formation du complexe fermé, formation du complexe ouvert, départ, élongation et terminaison. Les régions promotrices sont situées en amont du site d’initiation et peuvent être reconnues par l’ARN pol ou des facteurs régulant la transcription (par exemple, des facteurs de transcription). La terminaison chez les procaryotes dépend de séquences spécifiques de l’ARN (séquences de terminaison) et / ou de facteurs de terminaison (par exemple, le facteur ). Chez les eucaryotes, il existe trois ARN Pol. L’ARN Pol II synthétise les ARNm. Elle a besoin de facteurs pour la reconnaissance du promoteur et pour l’élongation. Le domaine CTD est essentiel pour la régulation de la transcription, puisqu’il doit être phosphorylé pour que la transcription commence.  Questions 1. Qu’est-ce qu’un promoteur ? 2. A quoi correspond une « séquence de consensus » ? 3. Quelle(s) enzyme(s) catalysent la synthèse de l’ARN ? 4. Que sont les brins matrice et les brins codant ? 5. Comment l’ARN polymérase procaryote se lie-t-elle au promoteur ? 6. Comment l’ARN polymérase eucaryote se lie-t-elle au promoteur ? 7. Quels changements l’ADN subit-il pendant la transcription ? 8. Comment se termine la transcription chez les procaryotes ?  II/ La maturation des ARN 1. Maduración de mRNA (eucaryotes) Adición del casquete Poliadenilación Eliminación de intrones 2. Maduración de rRNA 3. Maduración de tRNA  Maturation des ARNm chez les eucaryotes Transcription et ajout de la coiffe 5’ ADN La maturation : exon intron - ajout d’une coiffe 5’ Coiffe 5’ Achèvement de la ARN pol II transcription - ajout d’une queue poly A Séquence non Transcrit primaire codante - élimination des introns Clivage, polyadénylation et épissage ARNm mature Queue poly-A L’ARNm mature ne contient que les exons !  La coiffe 5’ guanine -L’ajout de la coiffe a lieu dès que l’extrémité 5’ de méthylée l’ARN quitte la bulle de transcription. -La coiffe consiste en : l’ajout d’un nucléotide inhabituel : une guanine liaison 5’ – 5’ méthylée, par une liaison 5’ – 5’ triphosphate triphosphate la méthylation (facultative) des 2 riboses voisins -La coiffe protège l’ARNm d’une dégradation rapide par l’extrémité 5’ par les exonucléases Méthylation facultative de 2 riboses -La coiffe constitue un signal de reconnaissance voisins pour les ribosomes (traduction)  La queue poly-A Brin matrice ARN pol II d’ADN - Séquences de terminaison floues → La transcription d’un gène aboutit à la coiffe ARNm production de transcrits primaires présentant des longueurs différentes. Complexe enzymatique - Transcrits primaires peuvent être clivés à la même longueur pendant la transcription : Signal de clivage : 5’-AAUAAA-3’ Enzyme de clivage : l’endonucléase ARNm clivé Endonucléase - Ajout de la queue poly-A : signal de polyadénylation = signal de clivage Poly(A)polymérase → ajout de 100-200 résidus par poly(A) polymérase  L’épissage ✓ Les gènes eucaryotes sont ✓ L’épissage réalisé par l’épissosome : discontinus : Elimination PRECISE des introns Régions codantes = exons (site d’épissage et site de branchement) Régions non codantes = introns Raboutage des exons  L’épissosome (spliceosome) - L’épissosome est un complexe composé de snARN (small nuclear RNA) comportant des régions riches en U (régions U1 à U6). - Les snARN peuvent s’associer à des protéines : les snRNP (small nuclear RiboNucleoProteins). - Les snRNP associées à U1 et U2 reconnaissent le site d’épissage 5’ et le site de branchement par complémentarité de séquence. Site d’épissage 5’ Site de branchement Site d’épissage 3’ ARNm : En vert : exon En jaune : intron  L’épissosome (spliceosome) - snRNP U1 et snRNP U2 s’associent avec le site d’épissage 5’ et le site de branchement respectivement (ATP). - snRNP U1 s’associe avec le complexe snRNP U4, U5, U6 (ATP) → Rapprochement du site d’épissage et du site de Spliceosome inactif branchement via l’interaction U2-U6. - L’ensemble = le spliceosome inactif - Formation de la structure en lasso (ATP) : départ de U1 Spliceosome actif départ de U4 permet à U6 d’assurer son activité catalytique l’extrémité 2’-OH de A du site de branchement se lie avec le grpt phosphate de G du site d’épissage 5’. Formation de la structure en laso - Raboutage des 2 exons : liaison phosphodiester entre l’extrémité 3’-OH du dernier nucléotide de l’exon 1 et le 5’- phosphate du premier nucléotide de l’exon 2 (site d’épissage 3’). → l’intron (structure en lasso) et les snRNP se dissocient de l’ARN. L’ARN contenant uniquement les exons = ARN mature. Raboutage Départ de l’intron  Maturation des ARNm eucaryotes Gène codant pour l’ovalbumine ADN Transcription et Séquence non ajout de la coiffe codante Transcrit primaire Coiffe 5’ Epissage, clivage et polyadénylation Elimination de la région contenant la Elimination des 7 introns séquence non codante ARNm mature  L’épissage alternatif L’épissage alternatif permet la synthèse de protéines structurellement et donc fonctionnellement différentes à partir de la transcription d’une même région d’ADN. Signal de clivage 1 Signal de clivage 2 Transcrit primaire Clivage et Clivage et polyadénylation polyadénylation Thyroïde Cerveau Epissage Epissage ARNm mature ARNm mature Traduction Traduction Hormone thyroïdienne dont la fonction est de réguler le Neuromodulateur agissant taux de calcium sur le système nerveux  L’épissage alternatif Certains transcrits peuvent être épissés de différentes façons. C’est ce qu’on appelle l’ÉPISSAGE ALTERNATIF. Ceci conduit à la production de protéines différentes à partir d’une même région d’ADN codant (= d’un même gène). Le dogme « un gène = une protéine » n’est plus d’actualité. D’autre part, il peut exister plusieurs sites de début et de fin de la transcription.  II/ La maturation des ARN 1. Maduración de mRNA (eucaryotes) Adición del casquete Poliadenilación Eliminación de intrones 2. Maduración de rRNA 3. Maduración de tRNA  Maturation des ARNr ✓ La synthèse est médiée par ARN pol I ✓ Un précurseur 45S contient les ARNr 18S, 5,8S et 28S ✓ Des méthylations spécifiques marquent des points de clivage ✓ Les nucléases catalysent la maturation S = Svedberg : coefficient de sédimentation (échelle non linéaire → la somme des valeurs de S des ARNr produits est supérieure à celle du précurseur.  II/ La maturation des ARN 1. Maduración de mRNA (eucaryotes) Adición del casquete Poliadenilación Eliminación de intrones 2. Maduración de rRNA 3. Maduración de tRNA  Maturation des ARNt Transcrit primaire intermédiaire ARNt mature - Clivage de l’ARN par 2 ARNases différentes (RNase D et RNase P) - Elongation : ajout d’une extrémité 5’-CCA-3’ - Modification de certaines bases (10 à 20% des nucléotides sont modifiés → rôle dans la traduction) - Epissage  Conclusions sur la production/maturation des ARNm - Le dogme « un gène, une protéine » n’est plus d’actualité Une même région d’ADN codant peut être à l’origine de différents ARNm matures (épissage alternatif, promoteurs alternatifs, polyadénylation alternative) et donc de différentes protéines. - Chez l’homme : 100.000 protéines et seulement 40.000 gènes - 10% des maladies héréditaires humaines sont associées à des mutations dans les séquences situées à la jonction des exons et des introns, ces mutations entraînent la synthèse de protéines aux fonctions altérées.  III/ Observations sur l’ARN 1. El RNA como molde Retrovirus Telomerasa 2. Los microRNA  L’ARN comme patron de synthèse Réplication de l’ADN ADN Transcription Transcription inverse ARN Réplication de l’ARN Traduction Protéine 1964 : Howard Temin propose que la réplication de virus à ARN nécessite un intermédiaire d’ADN. En effet, les inhibiteurs de la synthèse de l’ADN inhibent l’infection par ces virus 1970 : Howard Temin et David Baltimore découvrent une polymérase dépendante de l’ARN capable de synthétiser de l’ADN : la transcriptase inverse.  La transcriptase inverse : une enzyme clé de la réplication des virus à ARN Nécessite une amorce → Utilise un ARNt de la cellule infectée comme amore La matrice d’ARN est rétrotranscrite en un ADN complémentaire (ADNc) → formation d’un hybride ADNc/ARN 3 activités enzymatiques : L’ADN polymérase dépendante de l’ARN, synthétise le premier brin L’ARNase dégrade l’ARN dans l’hybride ADNc / ARN L’ADN polymérase dépendante de l’ADN synthétise le deuxième brin Film  La transcriptase inverse : une enzyme clé de la réplication des virus à ARN Des analogues de nucléotides peuvent être utilisés comme traitement antiviraux (rétrovirus) car ils inhibent la transcription inverse. En effet, leur incorporation dans l’ADN naissant ne permet pas son élongation (groupe hydroxyle manquant sur C3’ du ribose) Mécanisme d’infection des rétrovirus  Rétrovirus et cancers Génome du virus du sarcome de Roux (cancer affectant les tissus de soutien chez le poulet : os, muscle, tissu conjonctif…) LTR : Long Terminal Repeat sequence - Gag: gène codant pour les éléments structuraux - Pol: gène codant pour la polymérase de type transcriptase inverse - Env: gène codant pour l’enveloppe virale - Src : gène codant pour une tyrosine kinase (phosphorylation) La synthèse dérégulée de cette tyrosine kinase est anormale dérègle le cycle cellulaire → cancer  La télomérase est une transcriptase inverse Lors de la réplication d’ADN, l’ADN polymérase a besoin d’amorces (ARN) pour commencer à polymériser l’ADN (5’→3’). Les amorces sont ensuite dégradées et remplacées par de l’ADN. Ce mécanisme est susceptible de laisser un brin fils incomplet au niveau de son extrémité 5’. S’il n’y avait pas de mécanisme complémentaire, les extrémités des chromosomes (les télomères) seraient perdues au cours de réplications successives : chromosomes se raccourciraient progressivement Ceci entrainerait une perte de l’information génétique qui pourrait avoir des conséquences fatales sur l’organisme. → Rôle des télomérases  La télomérase est une transcriptase inverse Association ADN/télo par complémentarité de base ARN de la Télomérase télomérase Les télomérases ont une activité « ADN ADN polymérase » et contiennent un oligonucléotide d’ARN. Les télomérases se lient aux séquences terminales Synthèse d’ADN à partir de de l’ADN riches en G et en T, par complémentarité l’ARN de la télomérase de base de leur oligonucléotide d’ARN. → Synthèse d’un brin d’ADN complémentaire à l’ARN de leur extrémité 5’ (riche en A et C). La télomérase se déplace ensuite vers l’extrémité 3’ de l’ADN nouvellement synthétisé et l’opération Déplacement de la télo et recommence. nouvelle association ADN/télo par complémentarité Les télomérases sont des transcriptases inverses qui allongent les chromosomes en utilisant leur propre ARN comme patron. Synthèse d’ADN à partir de l’ARN de la télomérase  III/ Observations sur l’ARN 1. El RNA como molde Retrovirus Telomerasa 2. Los microRNA  El RNA como regulador: los microRNAs ✓ Fragments de très petits ARN d’environ 20 nt ✓ Ils sont synthétisés sous forme d’ARN simple brin formant une épingle à cheveux ✓ Cette épingle sera à l’origine d’un ARN double brin qui à son tour sera à l’origine d’un micro ARN mature simple brin. ✓ Plusieurs complexes interviennent dans ce processus de maturation : DICER (RNase) et RISC (dirige le miARN vers sa cible) Les microARN peuvent inhiber la synthèse des protéines codées par un ARNm dont ils sont complémentaires. Complémentarité partielle : inhibition de la traduction Complémentarité presque parfaite : dégradation de l’ARNm  ….. Nouvelle approche thérapeutique ✓ Silenciamiento de genes causantes de patologías  Questions Pourquoi est-il nécessaire d’enlever les introns ? Quelle enzyme produit l’extrémité 3' des ARNm chez les eucaryotes ? Quel est le rôle de la méthyl-guanosine à l’extrémité 5' des ARNm ? Comment sont reconnues les extrémités des introns ? Comment un unique gène peut-il être à l’origine de la synthèse de différentes protéines ? Quelle polymérase se sert de l’ARN comme matrice pour la synthèse d’ADN? Quelle est la fonction de la télomérase ? Quelle application les microARN peuvent-ils avoir ?  Testez vos connaissances PARTIE 1 : - Dans quel compartiment s’effectue la transcription chez les eucaryotes ? Et la traduction ? - Pourquoi l’ARN est-il moins stable que l’ADN ? Quelles sont les conséquences pour la cellule ? - Quels sont les différents ARN qui interviennent dans la synthèse protéique ? - Qu’est ce qu’une ARN polymérase ? Quelle réaction catalyse-t-elle ? Dans quel sens lit-elle le brin matrice ? - Qu’est ce que les NTP ? A quoi servent-ils dans la transcription ? - Quelles sont les grandes étapes de la transcription ? - Comment s’appelle la région d’ADN, située avant le site d’initiation de la transcription, dont la reconnaissance est nécessaire pour la transcription ? - Chez les eucaryotes, comment s’appellent les facteurs qui font partie du complexe de transcription et qui facilitent la transcription ? - Comment s’arrête la transcription chez les procaryotes ? Citez 2 mécanismes différents. PARTIE 2: - Quels sont les 3 évènements principaux de la maturation des ARN chez les eucaryotes ? - Qu’est ce que l’épissosome ? Quelle fonction assure-t-il ? - Qu’est ce que l’épissage alternatif ? Que permet-il ? - Que fait la transcriptase inverse ? - Qu’est ce qu’un virus oncogène ? Comment un virus peut-il être oncogène ? - Les micro-ARN régulent la traduction d’un ARNm. A quoi cela peut-il servir de designer et d’utiliser des micro-ARN ?  VRAI ou FAUX 1V ; 2V ; 3V ; 4V ; 5V ; 6V ; 7F ; 8V. 9F ; 10V ; 11F 1. Chez les procaryotes, la transcription et la traduction sont réalisées de manière synchrone et au même endroit de la cellule. 2. L’ARN est moins stable que l’ADN. 3. Les ARN peuvent avoir une structure primaire, secondaire et tertiaire. 4. L’ARN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3’→ 5’. 5. L’ARN polymérase synthétise l’ARN dans le sens 5’→ 3’. 6. Le brin codant est le brin qui n’est pas utilisé par l’ARN polymérase pour synthétiser de l’ARN. 7. Chez les eucaryotes, comme chez les procaryotes, tous les ARN sont synthétisés par une unique ARN polymérase. 8. Les topoisomérases sont nécessaires à la transcription car elles éliminent les tensions de l’ADN dues à l’ouverture de la double hélice au niveau de la bulle de transcription. ; 12F ; 13V ; 14V ; F ; 16V 9. L’ARN polymérase catalyse l’addition d’un nucléotide à l’extrémité 5’ phosphate libre du brin d’ARN. 10. Les nucléosides triphosphate (entre autres) sont nécessaires à la synthèse de l’ARN. 11. Les promoteurs indiquent à l’ARN polymérase où elle doit terminer la transcription. 12. La boîte TATA est une région promotrice chez les procaryotes mais pas chez les eucaryotes. 13. Les séquences consensus sont des séquences déterminées par comparaison des séquences de différents gènes. 14. L’ARN polymérase des eucaryotes et des procaryotes sont constituées de plusieurs sous-unités. 15. La terminaison chez les procaryotes et les eucaryotes est toujours indiquées par la même séquence. 16. L’initiation chez les eucaryote fait intervenir des facteurs de transcription.  VRAI ou FAUX 1.La maturation chez les procaryotes repose sur l’ajout d’une coiffe 5’, sur l’ajout d’une queue 1F, 2F, 3V, 4V, 5V, 6V, 7V, 8F, 9V poly A et sur l’élimination des introns. 2.La coiffe 5’ consiste en une adénine méthylée. 3.La queue poly A est ajoutée par une poly(A) polymérase après une séquence particulière appelée signal de clivage. 4.L’épissage est un phénomène précis qui permet l’élimination des introns et qui fait intervenir des snARN. 5.L’épissage alternatif permet la synthèse de protéines différentes à partir de la transcription d’une même région d’ADN. 6.Les ARNr 18S ; 5,8S et 28S proviennent d’un même précurseur. 7.La maturation des ARNt peut faire intervenir les mécanismes suivants : modification de bases, élongation (ajout d’une extrémité CCA), épissage et clivage. 8.La transcriptase inverse est une ARN polymérase : elle catalyse la synthèse d’ARN à partir de l’ADN. 9.Les micro-ARN constituent une piste intéressant pour traiter des maladies causées par l’expression d’un petit nombre de gènes.