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Fonctions principales des protéines Collagène Structure Immunité Métabolisme Nous défendent ; anticorps Catalysent (augment leur Important pour la peau...

Fonctions principales des protéines Collagène Structure Immunité Métabolisme Nous défendent ; anticorps Catalysent (augment leur Important pour la peau vitesse de réaction) Insuline Cellule Glucose Récepteur a ach : protéine Récepteurs et transport de Régulation Mouvement molécules Insuline : protéine Protéines du cytosquelette  Les 20 aa protéinogènes Les aa sont les constituants des protéines. Ils se distinguent par leur chaîne latérale. 2  La biosynthèse des protéines : la traduction Polypeptide en - Les acteurs principaux : cours de L’ARNm (importance de la séquence // codons) synthèse Acide L’ARNt (importance de l’anticodon et de l’aa) aminé Les ribosomes (complexes nucléoprotéiques) Arnt adaptateur entre arnm code en NT et protéines en aa Anticodon - Les 3 phases de la traduction: L’initiation Extrémité 5’ de l’ARNm O Extrémité 3’ de l’ARNm L’élongation Codon de l’ARNm Ribosome La terminaison Séquence des NT lu lors de la traduction determine la séquence des aa : se pace - Le devenir des polypeptides synthétisés : au Nivo des ribosomes Adressage dans la cellule Codon : 3 NT successifs Modifications post-traductionnelles Arnt : possèdent un anti codon et est Dégradation des protéines associé a un aa Polypeptide ; formera la protéine Film NB. Des différences existent entre la traduction chez les eucaryotes et les procaryotes  L’information génétique est codée sous forme de triplets 2 aa na ↓ de Arginine a G C U ant 'reconnu par Elle commence a un point précis AUG : codon start Sens de lecture 5’ 3’ ; ribosome se déplace ds le sens 5’ 3’ En réalité c l arnm qui se déplace : translocation  L’information génétique est codée sous forme de triplets 1ère lettre du codon (extrémité 5’) Les codons qui code pour un aa , ce qui change c le 3 NT 2ème lettre du codon du codon codon stop - Un codon = 3 nucléotides successifs d’un ARNm - La correspondance entre un codon et un acide aminé est déterminé par le code génétique - Le code génétique est : casi universel dégénéré : un aa peut correspondre à des codons différents le nucléotide situé à la 3ème position est moins discriminant - 64 codons dont 3 codons STOP (arrêt de la traduction) et un codon START Code génétique quasi universelle ; se retrouve ds (AUG code pour la méthionine) bc d espèces diff  Lecture des codons ↓ pasde ,Trousente ascoda lu cregose - Le code génétique n’est ni ponctué- Code ni chevauchant « universel » dégénéré non Sens de lecture chevauchant et sans ponctuation → 3 cadres de lecture sont théoriquement possibles mais le codon AUG sert souvent de codon « START » 1 seule cadre de lecture utilise pour la synthèse des protéines Séquence normal ARNm On décale le cadre de lecture ; séquence de la séquence d aa est complètement diff - Une insertion ou une Insertion délétion décalent le cadre de lecture Délétion → Conséquences importantes sur la fonctionnalité de la Insertion et protéine Délétion CertainesSéquence Modifications memes minimes ont des Restauration du conséquences majeurs sur la protéine qui va être cadre de lecture synthétisé  Caractéristiques des ARNt - 10 à 20% des bases sont modifiées (ex : inosine) Base qu on retrouve pas ds les autres arn Polypeptide en - architecture en feuille de trèfle cours de - un anticodon séquence de 3 nucléotides qui sont synthèse Acide aminé complémentaires à la séquence du codon de l’ARNm que reconnaît un ARNt - un site d’attachement de l’aa avec une adénosine terminale Anticodon - structure 3D bipolaire Adénine : site d attachement de l’aa codon Ribosome Un arn t quand il est synthétisé il est compose uniquement de un Arnt tout nu porte l’aa Comporte un anti codon qui s associe au codon de l arnm : asso qui permet de stabiliser l air NT avec le complexe de Structure tres compacte et traduction bipolaire avec le site d (complémentaire au codon) attachement et l anti codon  L’information génétique est codée sous forme de triplets Arginine G C U ARNm  Appariements entre anticodons et codons L’appariement entre anticodon et codon repose sur la complémentarité des bases… Acide aminé Un seul codon est reconnu par l’anticodon ARNt lorsque l’anticodon se termine par C ou A: ARNm Repose sur la complémentarité des bases : AUG avec anti codon qui a la séquence complémentaire : UAC …mais cet appariement n’est pas toujours strict !  Appariements entre anticodons et codons Par exemple, un unique anticodon reconnaît 3 codons différents codant pour l’arginine. Acide aminé Arg ARNt Un Arnt ne reconnaît pas GCI un unique codon car c eucaryotes ont moins de 50 art pour 64 codons Arnt associe a l arginine ; l anti codon peut s associer a pls codon, ds les Arnt on a l inosine qui est en 3 eme position : peut donc s associer a trois codon diff  Appariements imprécis entre anticodons et codons → l’appariement anticodon/codon ne suit pas strictement les règes de complémentarité de Un seul codon est reconnu par l’anticodon : Watson et Crick La base située à la troisième Deux codons sont reconnus par l’anticodon : position de l’anticodon est moins discriminante que celles des autres positions Trois codons sont reconnus par l’anticodon : Des bases modifiées permettent des appariements moins stricts  Le 2ème code génétique… Polypeptide en cours de synthèse Acide aminé ARNm Ribosome Comment il pe y avoir reconnaissance parfaite entre anti codon et aa ? Arnt synthétisé compose que de nucleotides - l’ARNt est un adaptateur entre le langage nucléotide et le langage aa. Comment un aa est-il associé à un ARNt ? Comment est assurée la spécificité entre un codon donné et un aa particulier?  Chargement d’un aa sur un ARNt : Acide aminé Aminoacyl- Catalyse par l enzyme Aminoacyl-ARNt ARNt synthétase synthétase ATP aa + ARNt + ATP aa-ARNt + AMP + PPi ↑ Arnt associe a un aa e Grace a ATP n a un aa associe a Arnt ; aminoactyl Arnt empluredelidi a Transfert de l’AMP sur l’acide aminé Réaction en 2 étapes : 1) Transfert d’AMP sur l’aa : activation de l’aa Transfert de l’acide 2) Transfert de l’aa sur l’ARNt aminé sur l’ARNt L’aminoacyl ARNt pourra ensuite rejoindre un ARNt ribosome et participer à la synthèse protéique Libération de l’aminoacyl ARNt ARNm: Aminoacyl ARNt  Activation Aminoacyl-ARNt synthétase aa + ARNt + ATP aa-ARNt + AMP + PPi Enzyme interagit avec Arnt et presente un site de fixation atp Les aminoacyl synthétase de type I sont des monomères (en gris), celles de type II sont des hétéromères (en gris et bleu). Elles possèdent un site de fixation à l’aa, un à l’ARNt en vert et un à l’ATP en rouge. Un ATP sera consommé dans la réaction « d’activation » de l’aa.  Le “deuxième” code génétique : la grande précision des aminoacyl-ARNt synthétases Comment se fait la sélection de l’aa à charger sur un ARNt donné? - il existe plusieurs aminoacyl-ARNt synthétases. Chacune est spécialisée dans l’appariement d’un ARNt avec un aa Une enzyme a une forme très particulière ; peut interagir avec un tres faible nb de substrat ou un unique substrat Modèle clé serrure: Clé Serrure Enzyme Substrat Une clé peut s’associer avec une Une enzyme peut s’associer avec un serrure donnée substrat donné  Le “deuxième” code génétique : haute précision des aminoacyl-ARNt synthétases Une unique synthétase presente un site de fixation ou pe se loger qu un seul aa et site de fixation pour l Arnt qui permet l asso avec une seul Arnt - il existe plusieurs aminoacyl-ARNt synthétases. Chacune est spécialisée dans l’appariement d’un ARNt avec un aa Une synthétase permet l asso d un unique aa sur un unique Arnt : 2 eme code génétique : anti codon et aa - chaque synthétase reconnaît 2 segments avec une grande spécificité : Capable de reconnaître l’ARNt seulement l aa : phe et pe l’aa s associer a l Arnt t avec anti codon AAA Synthétase explique pourquoi a un codon il y a un aa Possibilité de rectifier d’éventuelles erreurs car l’enzyme a une activité d’hydrolyse (cette rectification consomme de l’ATP).  Le deuxième code génétique Les aminoacyl-ARNt synthétases reconnaissent des sites précis de l’ARNt. ⑭ Enzyme reconnaît : Position vert et orange reconnu par synthétase Arnt modele À gauche : ARNt naturel reconnu par l’ala-ARNt synthétase A droite: fragment d’ARN également reconnu par l’ala-ARNt Bleu : positions communes aux différents synthétase ARNt → non discriminants → La reconnaissance d’un ARNt par une aminoacyl-ARNt Orange : position reconnue par 1 synthétase synthétase ne repose pas forcément sur la reconnaissance de Vert : positions reconnues par pls synthétases l’anticodon.  Les ribosomes, site de la biosynthèse des protéines alsocié a la membione du Retendoplasmique RE (lumen) Polypeptide en cours de synthèse Acide aminé ARNm Ribosome Les ARNt sont des « adaptateurs » Les ribosomes sont libres ou associés à la face cytosolique du reticulum endoplasmique  Structure des ribosomes Caractéristiques des ribosomes : - 2 sous-unités de tailles différentes: une petite une grande - 2 « canaux » : un où glisse l’ARNm en cours de lecture un d’où pourra sortir le polypeptide en cours de synthèse - une plateforme centrale présentant 3 sites : site A (arrivée) Arrivé : Arnt se positionne Ribosome constitue de 2 ss unités et lorsqu elles s site P (polypeptide) Porte le polypeptide en assemble : le ribosome est fonctionnel 2 canaux qui permet a l arnm de glisser et chaîne site E (exit : sortie) cours de synthèse polypeptidique de sortir Arnt passe par le site E avant de partir  Structure des ribosomes Les ribosomes des procaryotes et des eucaryotes ont des compositions différentes… Taille diff eucaryote procaryote  Structure des ribosomes Les ribosomes des procaryotes et des eucaryotes ont des compositions différentes mais leurs sous-unités assurent les mêmes fonctions: La petite sous unité ; liaison a l arn m et positionnement de l Arnt Grande sous unités : transfert de la chaîne polypeptidique : transféré sur le dernier aa à être entré ds le ribosome  L’initiation (chez les eucaryotes) - Reconnaissance de la coiffe 5’ par la sous-unité 40S ribosomique : la coiffe 5’ est associée à eIF-4 (eucaryotic Initiation Factor- I petite Y bloque cose e grande 4) (qui favorise l’association de l’ARNm avec la sous-unité 40S anticodon QuCodon START wite et qui favorise la lecture du codon START) l’ARNtMet est associé à eIF-2 (qui favorisera l’association de ARNT l’ARNtmet avec la sous-unité 40S) et au GTP S la sous-unité 40S est associée aux facteurs eIF-1 et eIF-3 (qui bloque une association prématurée avec la grande sous- codasiat unité) - petite - Déplacement jusqu’au codon START (AUG) : sauerite eIF-4 se fixe à la sous-unité 40S et quitte le complexe → le complexe se déplace sur l’ARNm jusqu’au codon START (AUG) reconnu par ARNtMet grandeet sa - Association des 2 sous-unités du ribosome : ↑ eIF-2, avec l’aide de eIF5, clive le GTP eIF-1, eIF-2 et eIF-3 quittent le complexe et la grande sous- unité 60S s’associe à la petite sous-unité 40S  L’initiation (chez les procaryotes) Pas de coiffe chez les procaryotes!! → reconnaissance de la séquence Shine-Dalgarno sur l’ARNm (en amont du codon START) par l’ARNr 16S de la petite sous-unité du ribosome. Se trouve en Amón du codon start Se trouve ds la petite unité  L’initiation (chez les procaryotes) / eifeuswyote - Reconnaissance de la séquence Shine-Dalgarno par l’ARN16s de la sous-unité 30S ribosomique : Arni ↓ L’ARNt de démarrage ARNtmet est associé à IF2 (qui favorisera l’association de l’ARNtmet avec la sous-unité 30S) et au GTP la sous-unité 30S est associée aux facteurs IF-1 (favorise un positionnement correct de l’ARNtmet) et IF-3 (bloque une association prématurée avec la grande sous-unité) - Déplacement jusqu’au codon START (AUG) et association des sous-unités du ribosome : IF-3 est libéré lors de la reconnaissance du codon START (AUG) par l’ARNtmet La sous-unité 50S s’associe alors au complexe (clivage du GTP) IF-2 et IF-1 quittent le complexe Comparaison des différents facteurs d’initiation eucaryotes/procaryotes  Elongation - Occupation du site P du ribosome par un ARNt portant le polypeptide en cours de synthèse Transfert de l chaîne polypeptidique - Arrivée sur le site A d’un aminoacyl-ARNt. Association avec à un facteur d’élongation lui-même associé au GTP - Formation d’une liaison peptidique (consommation de GTP) : le polypeptide en cours de synthèse est porté par le dernier ARNt arrivé dans le ribosome - Translocation de l’ARNm (consommation de GTP) - Le peptidyl-ARNt repousse l’ARNt sur le site E et libère lui-même le site A : le site P du ribosome est maintenant occupé par l’ARNt portant le polypeptide en cours de synthèse NB (chez les eucaryotes): - eEF1 assure le positionnement correct de l’aminoacyl-ARNt - eEF-2 participe à la translocation de l’ARNm Chaîne polypeptidique porte par site P  Terminaison : le facteur RF se lie au codon “STOP” - Reconnaissance du codon STOP par le facteur RF (release factor = facteur de terminaison) associé au GTP, au niveau du site A du ribosome - Transfert de la chaîne polypeptidique sur une molécule d’eau (hydrolyse) →Libération du site P Codon stop ; pas reconnu par Arnt mais par le facteur de terminaison transfert sur la molécule d eau - Dissociation de RF après hydrolyse du GTP et dissociation des sous-unités du ribosome  Des antibiotiques bloquent la traduction bactérienne Différentes classes d'antibiotiques agissent en interférant avec la synthèse protéique bactérienne, et ce, au niveau de l'une des trois étapes principales de la traduction : - l'initiation - l'élongation - la terminaison - Inhibiteurs de la sous-unité 50S : Si la grande ne s associe pas a la petite : pas de traduction macrolides, lincosamides, streptogramines, phénicolés, oxazolidinones. - Inhibiteurs de la sous-unité 30S : tétracyclines, aminoglycosides. - Acide fusidique: se fixe à un facteur d'élongation de la traduction et empêche ainsi la fixation des aminoacyl-ARNt. D’autres inibent la formation de molécules essentielles à la traduction - Mupirocine inhibe de manière compétitive l’isoleucyl-ARNt synthétase.  Les démarrages multiples augmentent l’efficacité de la traduction Polyribosome ou polysome : plusieurs ribosomes travaillent indépendamment mais simultanément à la traduction d’un même ARNm. Sens de progression de la traduction (10 à 20 aa/s) ARNm Sous-unités ribosomales 80 nucléotides Un meme arn m va permettre la synthèse de pls protéines car pls ribosomes travaillent en meme temps : polysomes  Couplage transcription et traduction chez les procaryotes ADN ARN polymérase En meme temps de la transcription , peut avoir lieu la traduction Chez les procaryote : couplage traduction et transcription qui leur permettent d’être rapide ARNm Sens de progression de la transcription Sens de progression de la traduction La synthèse d’une protéine peut commencer alors que la synthèse de l’ ARNm n’est pas finie !!  Adressage des protéines (eucaryotes) Les protéines sont triées et distribuées dans la cellule pour assurer leur fonction Des séquences signal déterminent la localisation des protéines Ribosomes liés aux membranes du RE : Ribosome lie au membrane du RE ret endo : protéine libere ds le ret endo Appareil de Golgi Lysosome, Mb plasmique, sécrétion Protéines va ds l appareil de Golgi puis lysosome Protéine libere ds le cytoplasme Ribosomes libres : Cytoplasme , Noyau , Péroxysomes , Mitochondries Chloroplastes Trafic intracellulaire des protéines et système de triage  Exemples de séquence d’adressage des protéines Des séquences conservées dirigent les protéines en cours de synthèse vers le RE Au départ les ribosomes sont libres , ils commencent la synthèse de la protéines et seulement si au niveau de la protéines il y a séquences signal alors il s associe a la membrane du ret : protéine determine la loc du ribosome Chaîne polypeptidique directement ds le ret endoplasmique Séquence apolaire s insert ds les membranes  Exemple : Adressage des protéines nucléaires Protéine qui entrent ds le noyau : ont une chrosol séquence qui permet la loc ds le noyau NLS : Nuclear Localization Sequence 1° La séquence NLS est reconnue par une importine 2° Fixation de l’importine sur la protéine et passage du pore nucléaire (consommation de GTP) 3° Dissociation de la protéine et de Départ des sous unités de l importune l’importine vont retourner ds le cytosol pour l importation de protéines nucléaires 4° Recyclage de l’importine  Modifications post-traduccionelles maturation Une modification post-traductionnelle est une modification chimique d'une protéine, après sa synthèse ou au cours de sa vie dans la cellule Oxydation ✓ Changements structuraux Permet raccourcissement (clivage, ex: perte du peptide signal, ponts disulfures) Liaison covalente entre aa citrullination ✓ Modifications d’acides aminés (citrullination, …) ✓ Addition d’un groupe fonctionnel Protéine peuvent être glycosylé (Modifications des extrémités N- terminale ou C-terminale, glycosilation, isoprénylation, phosphorylation…) Ajout d un grp phosphate hème ✓ Addition de groupes peptidiques ou de protéines Pls prot peuvent s associer ensemble (ubiquitination…) ✓ Addition de groupements prosthétique (molécule organique non protéique, ex: hème) Hémoglobine : transport de l oxygène :  Dégradation des protéines chez les eucaryotes (1) 70% des protéines ont une demi-vie de 2 jours Les protéines vieillissantes, mal repliées ou « inutiles » sont dégradées. Mécanismes permet de se débarrasser des protéines Dechicteuse - Grâce au protéasome (complexe multi enzymatique situé dans le cytoplasme) : 1° Poly-ubiquitination On rajoute de l ubiquitine : peut 2° Reconnaissance, être reconnu par le proteasome dépliement , translocation et dégradation de la protéine au niveau du protéasome  Dégradation des protéines chez les eucaryotes (2) - Dans les lysosomes Le matériel séquestré dans les endosomes, les phagosomes ou les autophagosomes peuvent être dégradés suite à la fusion de ces compartiments avec les lysosomes (compartiments acides contenant de nombreuses protéases). Lysosome contiennent des protease : dégradent Vieille mitochondries st séquestré ds un lisosme : dégradation  Dégradation des protéines chez les procaryotes - Protéases ATP-dépendantes - Complexes de protéases : Reconnaissance et Translocation de la Dégradation de association protéine à Dépliement de la protéine à dégrader la protéine à dégrader/complexe de protéine à dans le complexe de dégrader (= protéases dégrader protéases protéolyse) Protéine qui va être degrade Complexe de protease  Questions - Les aminoacyl-ARNt synthétases peuvent-elles corriger une erreur d’appariement ARNt-aa ? - Quels facteurs contrôlent le déclenchement, l’élongation et la terminaison de la traduction ? - Combien de liaisons phosphoanhydrides sont consommées par liaison peptidique lors de la traduction ? - Citez un antibiotique capable d’inhiber la traduction. - Comment les protéines nucléaires passent-elles le pore nucléaire ?  Testez vos connaissances pls 1aa pour codan 3 ah d - Pourquoi dit-on que le code génétique est dégénéré ? Qu’est ce qu’un codon synonyme ? - Combien y a-t-il de cadres de lecture possibles ? 3 - Quelles sont les caractéristiques d’un ARNt ? - Qu’est ce qu’un appariement imprécis entre codons et anticodons ? - Quelle enzyme catalyse la réaction de chargement d’un acide aminé sur un ARNt ? - Qu’est ce que le deuxième code génétique? reconnaissanceprnt - Y a-t-il des ARN dans les ribosomes chez les eucaryotes? Lesquels? - Comment appelle-t-on les facteurs qui participent à l’initiation de la traduction ? - Quel élément est reconnu pour initier la traduction chez les procaryotes ? chez les eucaryotes ? - Comment la traduction est-elle stoppée ? - Qu’es ce qu’un polysome ? - Qu’est ce qui permet l’adressage d’une protéine dans la cellule ? Donnez un exemple. - Donnez 2 exemples de modifications post-traductionnelles. - Qu’est-ce qui assure la dégradation des protéines chez les eucaryotes ? Chez les procaryotes ?  Testez vos connaissances VRAI ou FAUX 1V ; 2V ; 3F ; 4V ; 5V ; 6V ; 7F ; 8V ; 9V ; 10F ; 11V ; 12V ; 1. Le code génétique donne la correspondance entre un codon et un aa. Il est dégénéré et casi-universel. v 2. Une insertion ou une délétion modifient le cadre de lecture et par conséquent modifient la séquence de la protéine codée par un ARNm. v 3. L’anticodon est une séquence de 3 nucléotides située au niveau d’une boucle de l’ ARNt. Il ne contient jamais de base modifiée. F 4. La base située à la 3ème position de l’anticodon est moins discriminante que celles en 1ère et 2ème position ; c’est pour cette raison que de nombreux codons synonymes présentent les mêmes bases en 1ère et 2ème position mais une base différente en 3ème position.V 5. Les bases modifiées permettent des appariements imprécis. v 6. La réaction catalysée par l’aminoacyl-ARNt synthétase nécessite de l’ATP. V 7. Il existe une seule aminoacyl-ARNt synthétase. F 8. L’ aminoacyl-ARNt synthétase reconnaît spécifiquement des sites précis sur l’ARNt. v 9. La petite sous-unité des ribosomes joue un rôle dans la liaison à l’ARNm et le positionnement de l’ARNt.V 10. L’initiation chez les procaryotes repose sur la reconnaissance de la coiffe 5’. Celle des eucaryotes sur la reconnaissance de la séquence Shine-Dalgarno. F 11. L’élongation nécessite des « facteur d’élongation ». ~ 12. La terminaison implique un facteur appelé « release factor ». v 13. Le protéasome est un complexe qui permet la dégradation des vieilles protéines chez les procaryotes. F 13F  Testez vos connaissances VRAI ou FAUX 1V ; 2V ; 3F ; 4V ; 5V ; 6V ; 7F ; 8V ; 9V ; 10F ; 11V ; 12V ; 1. Le code génétique donne la correspondance entre un codon et un aa. Il est dégénéré et casi-universel. 2. Une insertion ou une délétion modifient le cadre de lecture et par conséquent modifient la séquence de la protéine codée par un ARNm. 3. L’anticodon est une séquence de 3 nucléotides située au niveau d’une boucle de l’ ARNt. Il ne contient jamais de base modifiée. 4. La base située à la 3ème position de l’anticodon est moins discriminante que celles en 1ère et 2ème position ; c’est pour cette raison que de nombreux codons synonymes présentent les mêmes bases en 1ère et 2ème position mais une base différente en 3ème position. 5. Les bases modifiées permettent des appariements imprécis. 6. La réaction catalysée par l’aminoacyl-ARNt synthétase nécessite de l’ATP. 7. Il existe une seule aminoacyl-ARNt synthétase. 8. L’ aminoacyl-ARNt synthétase reconnaît spécifiquement des sites précis sur l’ARNt. 9. La petite sous-unité des ribosomes joue un rôle dans la liaison à l’ARNm et le positionnement de l’ARNt. 10. L’initiation chez les procaryotes repose sur la reconnaissance de la coiffe 5’. Celle des eucaryotes sur la reconnaissance de la séquence Shine-Dalgarno. 11. L’élongation nécessite des « facteur d’élongation ». 12. La terminaison implique un facteur appelé « release factor ». 13. Le protéasome est un complexe qui permet la dégradation des vieilles protéines chez les procaryotes. 13F