Acides Nucléiques - Cours - PDF

Acides nucléiques Acides nucléiques Rédigé à partir du cours du Pr. LOPEZ I. Introduction Il existe deux grands types d’acides nucléiques : les Acides DésoxyriboNucléiques (ADN), support de l’...

Acides nucléiques Acides nucléiques Rédigé à partir du cours du Pr. LOPEZ I. Introduction Il existe deux grands types d’acides nucléiques : les Acides DésoxyriboNucléiques (ADN), support de l’information génétique, et les Acides RiboNucléiques (ARN), permettant la transmission de l’information. Les acides nucléiques sont donc les unités de base des molécules complexes. L’ADN peut se retrouver soit dans le noyau sous forme de chromosomes (ADN nucléaire), soit dans les mitochondries qui produisent l’énergie dans la cellule (ADN mitochondrial circulaire : rôle dans certaines maladies). De plus, il y a une grande diversité cellulaire de structures et de fonctions des ARN : ARN messagers, qui représentent 2 % des ARN totaux (donnent les protéines), ARN ribosomiques, ARN de transfert (aident à la traduction), ARN non codants (permettent une régulation de l’expression des gènes), etc. Chaque type joue un rôle physiologique très important. On découvre des nouvelles formes d’ARN chaque année (circulaires, etc.). La structure de ces AN est le nucléotide, c’est-à-dire l’association entre une base azotée, un sucre (= ose, Ribose [ARN] ou Désoxyribose [ADN]) et un ou plusieurs phosphate(s). NucléoTide = base azotée + sucre + phosphate(s). NucléoSide = base azotée + sucre. Structure d’un nucléotide (important à connaître). II. Nucléosides et nucléotides A. Bases puriques et pyrimidiques Ces bases azotées sont réparties en deux groupes : les purines et les pyrimidines. Les bases azotées sont des molécules planes / planaires du fait de la délocalisation des électrons au sein du (des) noyau(x) aromatique(s). De plus, ce sont des structures hétérocycliques qui contiennent des atomes de carbone et d’azote (C et N). Ce sont des bases faibles, c’est-à-dire qu’elles sont capables de se protoner (capter un H+) en solution acide. Ces cycles possèdent une absorbance particulière à 260 nm ce qui permet de les doser et donc de quantifier les AN. Remarque – Les protéines absorbent à 280 nm. Ainsi on peut remarquer une contamination si elle a lieu, via l’absorbance de la protéine. 1 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire 1. Noyaux : structure et numérotation La pyrimidine se compose d’un seul cycle de type hexane. Le noyau purique est plus gros et se compose de deux cycles (on parle de structure bi-cyclique) : une pyrimidine + un imidazole. Il faut connaître la numérotation faite en fonction de la nomenclature. On remarque que la position 1 n’est pas la même pour les deux structures. Pour la pyrimidine, on commence par placer le noyau comme suit puis on attribue la position 1 à l’azote du bas et on numérote en suivant le sens des aiguilles d’une montre. Pour les purines, la position 1 est attribuée à l’azote du haut et on numérote dans le sens contraire des aiguilles d’une montre pour la pyrimidine, et dans le sens des aiguilles d’une montre pour l’imidazole. Noyau pyrimidine (à gauche) et noyau purine = pyrimidine + imidazole (à droite). Deux positions sont essentielles : l’azote 1 pour la pyrimidine et l’azote 9 pour la purine. En effet, ces atomes permettent la création d’une liaison avec le sucre et donc la formation du nucléoside. Sur ces noyaux, qui sont la structure stable, vont venir se fixer des fonctions aminées ou carboxyles ce qui va donner les différentes bases. 2. Bases pyrimidiques Les bases pyrimidiques de l’ADN sont la cytosine et la thymine. Dans l’ARN, on n’a pas de thymine mais on a de l’uracile. On peut transiter entre ces bases par des processus de désamination oxydative. Toutes ces bases possèdent une fonction carbonyle en C. 2 Moyen mnémotechnique – Les bases pyrimidiques de l’ADN sont celles comportant un Y dans leur nom. La cytosine possède un groupement aminé sur le C4 : s’il y a désamination, on tombe sur de l’uracile. De plus, si on méthyle l’uracile en 5, on tombe sur de la thymine. L’uracile a deux groupements carbonyles (C=O) en C2 et C4. La thymine possède comme l’uracile deux groupements carbonyles en C2 et C4 et un groupement méthyl en C5. Bases pyrimidiques de l’ADN et de l’ARN. Remarque – Le coût énergétique de la méthylation est très élevé pour la cellule, et comme on synthétise de l’ARN de façon continue et abondante, on préfèrera l’uracile à la thymine. NDLR – Ces schémas sont à connaître. Dans l’ARN on a de l’uracile qui est une thymine sans son groupement méthyl : thymine = ADN ; uracile = ARN. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 2  Acides nucléiques 3. Bases puriques Les bases puriques sont l’adénine et la guanine. L’adénine possède une fonction amine (amino) en C6 sur son noyau purique. La guanine possède une fonction amine sur le C2 et un groupement carbonyle (oxo) sur le C6. On les retrouve dans l’ADN et dans l’ARN. Bases puriques de l’ADN et de l’ARN. NDLR – Les nomenclatures des bases ainsi que leur structure sont à connaître. 4. Formes tautomériques Les formes tautomériques sont des formes rares des bases azotées, elles n’existent pas de manière majoritaire dans l’organisme. Elles résultent de la délocalisation des électrons des noyaux des bases. Pour l’adénine et la cytosine, cette délocalisation des électrons va remplacer le groupement NH2, appelée forme amino (forme courante) par une double liaison NH que l’on appelle forme imino (forme rare). La conséquence de cette forme est que l’on perd un H très important dans la formation des liaisons hydrogènes entre les bases ce qui va entraîner une inversion des règles d’appariement (voir plus loin). Formes tautomériques de la cytosine et de l’adénine. Pour la guanine et la thymine, cette délocalisation des électrons va remplacer le groupement C=O2, appelée forme céto ou lactame (forme courante) par un groupement COH que l’on appelle forme énol ou lactime (forme rare). On ne parle de lactame / lactime que pour la guanine. Formes tautomériques de la guanine et de la thymine. 3 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire 5. Modifications par mutations de bases épigénétiques Les bases peuvent subir des modifications, à l’image de la cytosine qui peut être méthylée sur son carbone 5. Cette méthylation est réalisée par une enzyme, la DNA-méthyltransférase. Le méthyl qui est transféré sur la cytosine vient d’une autre molécule : SAM (S-Adénosyl- Méthionine), on dit que SAM est donneur de groupement méthyl. La méthylation de la cytosine dans l’ADN a pour conséquence une compaction de la chromatine, ce qui va empêcher l’expression des gènes en bloquant la transcription. Remarque – La méthylation des cytosines situées dans les promoteurs des gènes est un processus majeur de régulation de l’expression des gènes (régulation épigénétique). En effet, la 5-methyl-cytosine favorise la compaction de l’ADN. Réaction de méthylation de la cytosine. Une autre modification courante est la désamination oxydative de la cytosine. Le groupement amine en C4 sera remplacé par une fonction carbonyle C=O. Ces mutations pourront être détectées Ainsi, deux cas de figure sont possibles : ▪ Si la cytosine n’a subi aucune autre modification en amont, la désamination oxydative produira un uracile. Puisque l’uracile n’est pas présent dans l’ADN, cette mutation sera détectée et un mécanisme de réparation de l’ADN sera mis en place pour retrouver la base initiale ; ▪ Si la cytosine a subi en amont une méthylation sur son carbone 5, la désamination oxydative produira une thymine. Dans ce cas-là, la machinerie de réparation ne se mettra pas en place et cette mutation pourra entraîner une ou des pathologies (voir les cours du Pr. JANIN). Tutorat Santé PASS Lyon-Est 4  Acides nucléiques Réaction de désamination oxydative de la 5-méthyl-cytosine et de la cytosine et ses conséquences. 6. Analogue de base : le 5-FU Certains analogues de bases sont utilisés dans des traitements de chimiothérapie (dans le cadre du cancer colorectal notamment), c’est le cas de l’analogue de la thymine le 5 fluoroUracile (5-FU). Le 5 FU possède la même structure que la thymine, on a juste remplacé son groupement méthyl par un groupement fluor. Le 5-FU est notamment utilisé dans le cadre de chimio contre des cancers du côlon ou encore du pancréas. Son mode d’action va jouer à la fois sur la traduction et sur la réplication, soit deux modes d’action différents qui vont permettre la mort de la cellule cancéreuse. Modes d’action du 5-FU. 5 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Pour ce qui est de la traduction, le 5-FU va être incorporé dans l’ARN à la place des uraciles. Ainsi, soit la traduction sera complètement bloquée par l’incorporation de cette base anormale, soit elle permettra la synthèse de protéines anormales qui ne seront pas fonctionnelles et qui induiront la mort de la cellule. Pour ce qui est de la réplication, le 5-FU va être utilisé pour synthétiser de l’ADN. Dans la voie de synthèse des pyrimidines, il y a une étape de méthylation du dUMP (désoxy-Uracile-Mono-Phosphate) pour donner de la dTMP (désoxy-Thymidine-Mono-Phosphate) par la thymidylate synthétase (ou thymidylate synthase). Le 5-FU va être utilisé dans cette synthèse mais au lieu de donner du dUMP, il va devenir du 5-Fd-UMP (5-Fluoro-désoxy-UMP). Le 5-Fd-UMP va entrer en compétition avec le dUMP, cela fait de lui un inhibiteur compétitif de la thymidylate synthétase. La présence de 5 FU empêche donc la synthèse de thymine. Une cellule ne pouvant plus synthétiser de l’ADN, ne peut plus se répliquer et va mourir (c’est l’objectif des chimiothérapies). 7. Règles d’appariement Les règles d’appariement se basent sur des contraintes de taille (encombrement stérique) et de charge. Ainsi un gros noyau (une purine) aura tendance à s’apparier avec un petit noyau (une pyrimidine), par le biais de liaisons faibles (non covalentes) : les liaisons hydrogènes. De ces règles résultent des appariements : les adénines s’associent aux thymines, les cytosines s’associent aux guanines. Entre une adénine et une thymine il y aura 2 liaisons hydrogènes, tandis qu’il y en aura 3 entre une cytosine et une guanine. Ainsi pour casser l’interaction C/G, on aura besoin de plus d’énergie que pour casser celle A/T. Au sein de l’ARN, les règles ne changent pas. Ainsi l’uracile s’associera avec une adénine, et il y aura également 2 liaisons hydrogènes entre ces 2 bases (A/U dans l’ARN). Appariement de bases. A s’associe avec T et font 2 liaisons hydrogènes. (A/T). C s’associe avec G et font 3 liaisons hydrogènes. (C/G). Tutorat Santé PASS Lyon-Est 6  Acides nucléiques Exemple d’une liaison A-U. On peut aussi avoir des liaisons entre une molécule d’ADN et d’ARN qui suivent les mêmes règles d’appariement. 8. Règles d’appariement des formes tautomériques Les formes tautomériques sont à l’origine d’une inversion des règles d’appariement des bases (à cause de la délocalisation des électrons), pouvant entraîner des mutations lors de la réplication. Appariements des bases sous forme tautomériques. B. Oses NDLR – Cette partie sera revue avec la Pr. ROUCHER mais elle est à connaître pour ce cours. Un ose est une structure hétérocyclique contenant des atomes de carbone, d’oxygène et d’hydrogène. Au sein de l’ADN et de l’ARN nous trouvons des oses (= sucres). Dans l’ADN nous trouverons un désoxyribose et au sein de l’ARN un ribose. Ces sucres sont des pentoses (unités à 5 carbones). Le 3’OH et le 5’OH sont des positions majeures. Le phosphate se positionne en 5’. Ces positions permettent de lier les nucléotides les uns aux autres. 7 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Le désoxyribose est un ribose qui a perdu sa fonction hydroxyle sur son deuxième carbone. Il s’agit d’une protection pour la molécule d’ADN. En effet, ce groupement OH permet la formation d’un intermédiaire cyclique qui entraînera l’hydrolyse alcaline de l’acide nucléique (clivage en présence d’eau). On dit que l’absence de OH en 2’ sur l’ADN lui permet d’être 100 fois moins hydrolysé donc 100 fois plus stable. On note aussi que par conséquent l’ARN est bien plus fragile que l’ADN, étant donné qu’il a toujours un OH en 2’. Ces réactions d’hydrolyse sont catalysées par des enzymes nommées RNAses, qui sont ubiquitaires = présentes partout dans l’environnement. Lorsqu’on veut travailler sur de l’ARN, il faut donc des conditions extrêmement propres à cause de la fragilité de l’ARN. On peut travailler dans la glace pour inhiber certaines enzymes telles que les RNAses, avec des gants et de l’éthanol. Représentation des oses présents dans les différents acides nucléiques. NDLR – La numérotation des oses est à connaître par cœur (le prof a bien insisté là-dessus 2024-2025). C. Nucléosides Un nucléoside est composé d’une base (purique ou pyrimidique) et d’un sucre. On parle de ribonucléosides dans l’ARN et de désoxyribonucléosides dans l’ADN. La liaison qui unit l’ose et la base est une liaison covalente et mobile (liaison très forte donc difficile à casser) N-β-osidique entre le C 1’ de l’ose et la base (soit sur l’azote en 1 pour une pyrimidine, soit l’azote en 9 pour une purine). La réaction pour former cette liaison libère une molécule eau (avec le OH du C 1’ de l’ose et le H du NH de la base). Liaison N-b-osidique entre l’ose (C 1’) et la base. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 8  Acides nucléiques Les nucléosides (base + sucre) ont des noms particuliers selon la base présente dans celui-ci : ▪ Pour l’adénine on parlera d’adénosine (A) dans l’ARN et de désoxyadénosine (dA) dans l’ADN ; ▪ Pour la guanine on parlera de guanosine (G) dans l’ARN et de désoxyguanosine (dG : attention erreur dans la diapo) dans l’ADN ; ▪ Pour la cytosine on parlera de cytidine (C) dans l’ARN et de désoxycitidine (dC) dans l’ADN ; ▪ Pour la dernière base on parlera d’uridine (U) dans l’ARN et de désoxythymidine (dT) dans l’ADN. Les quatre formes différentes de forme « désoxy- ». La liaison N-β-osidique qu’on retrouve dans ces nucléosides est une liaison qui permet la rotation de la base autour du sucre. Ainsi, il existe 2 formes / conformations de nucléoside, la forme anti (majoritaire, la base se situe loin du 5’OH) qui permet moins d’encombrement stérique et la forme syn qui est donc moins stable à cause de l’encombrement stérique qu’elle induit. La forme anti prédomine donc dans l’ADN, on parle de « ADN B ». La base se retrouve donc à l’intérieur de la molécule pour qu’elle puisse interagir avec sa base associée. Conformations anti et syn de la déoxyadénosine. Exemple (à connaître) – Des analogues de nucléosides sont également utilisés pour des traitements à l’image de la Lamivudine (3TC) de formule 2’, 3’-didéoxy-3’-thiacytidine qui est un analogue de la cytidine. On retrouve un sucre modifié à la place de l’ose classique. La Lamivudine va entrer en compétition avec la cytidine et va être incorporée à la place des cytidines dans l’ARN et dans l’ADN et va ainsi bloquer la réplication. La Lamivudine est donc utilisée comme traitement anti-viral dans le cas du VIH ou du VHB (virus de l’hépatite B). En bloquant la réplication, la Lamivudine va empêcher le virus de se répliquer. 9 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire D. Nucléotides 1. Hydrolyse de l’ATP Nucléosides mono/di/triphosphates dans l’ARN. Ce qui est important dans le nucléotide, c’est la liaison ester entre le sucre et le phosphate, ainsi que les liaisons anhydres d’acide entre les phosphates PO4, qui sont très énergétiques. Les phosphates sont numérotés à partir de l’ose (alpha, bêta, gamma). Exemple de construction avec l’adénosine : Structure de l’ATP. Par exemple, l’hydrolyse de l’ATP (Adénosine-Tri- Phosphate) en ADP (Adénosine-Di-Phosphate), donc la rupture d’une liaison anhydre d’acide libère une énergie considérable de 30 kJ/mol qui permet de faire fonctionner la cellule. Cette hydrolyse est possible soit directement grâce à une molécule d’eau, soit grâce à une base faible. Il y a libération d’un phosphate inorganique (Pi) ou du phosphate lié à la base faible. ATP + H2O, Base faible→ ADP + Phosphate + Énergie. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 10  Acides nucléiques 2. Liaison des nucléotides L’ADN (ou ARN) polymérase permet la création d’une liaison phosphodiester 3’-5’, cette fois entre deux nucléotides monoP, avec libération d’une molécule d’eau. L’orientation de la polymérase, donc le sens de la polymérisation, est le suivant : du 5’P au 3’OH. Le 5’P correspond au phosphate libre lié au 5ème carbone du sucre du premier nucléotide et le 3’OH correspond au groupement hydroxyle libre du 3ème carbone du sucre du dernier nucléotide). Le 3’OH est essentiel pour que l’élongation puisse avoir lieu (tout comme le 5’P). La polymérase ne travaille que dans le sens 5’  3’. Mécanisme de liaison. III. L’ADN A. Un peu d’histoire Voici quelques avancées majeures qui ont permis de caractériser l’ADN : ▪ Chargaff est le premier scientifique qui a révélé que les rapports de A/T et de C/G étaient tous les deux égaux à 1 dans l’ADN. La notion de complémentarité des bases est alors suggérée → il y a toujours autant de A que de T et de C que de G ; ▪ En 1953, Watson et Crick révèlent le modèle en double hélice de l’ADN (photo ci-contre) ; ▪ En 1953 également, Franklin et Gosling analysent la diffraction des rayons X par l’ADN (« Photo 51 » : première photo de l’ADN) qui confirme le modèle de la double hélice. Wilkins analyse in vivo la structure de l’ADN B ; ▪ En 1957 est établie la relation entre ADN, ARN et protéines : le dogme central de la biologie moléculaire est né ; ▪ En 1958, Meselson et Stahl révèlent le mécanisme de la réplication (recopiage du patrimoine génétique) ; ▪ Crick et Al révèlent que le code génétique est basé sur des codons de trois nucléotides ; ▪ En 1962 Watson, Crick et Wilkins reçoivent le prix Nobel pour leurs travaux sur l’ADN. 11 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire NDLR – Ces évènements sont donnés à titre indicatif et ne sont pas à savoir pour l’examen. Il existe deux grands types d’ADN : ▪ L’ADN bicaténaire non circulaire, nucléaire, est retrouvé chez l’Homme, dans le noyau des cellules, sous forme de chromosomes. Nous rappelons que nous possédons 46 (46 XY ou 46 XX) chromosomes en G0- G1. Il est appelé ADN nucléaire ; ▪ L’ADN bicaténaire circulaire est l’ADN retrouvé chez l’Homme dans ses mitochondries (ADN mitochondrial). On retrouve également ce type d’ADN chez les bactéries, qui ne possèdent pas de noyaux et un seul chromosome circulaire. On suppose que les mitochondries proviendraient de bactéries qui seraient rentrées par symbiose dans les cellules au moment de l’évolution et qui auraient été conservées pour produire de l’énergie. On peut également le retrouver dans les plasmides. Un plasmide est un ADN bactérien extra chromosomique. B. L’ADN nucléaire L’ADN nucléaire est sous forme de double hélice d’ADN. Cette double hélice est constituée de deux chaînes de nucléotides (= brins) complémentaires et antiparallèles. Les différents nucléotides sont en conformation anti ce qui permet à l’hélice d’être stable et de présenter les bases au centre de la double hélice, tandis que le squelette de sucre et de phosphates se retrouvera tourné vers l’extérieur. Ainsi l’ADN est chargé négativement étant donné les nombreuses charges négatives présentes vers l’extérieur de la molécule. Ces charges sont en effet portées par les phosphates (PO42-) à pH physiologique. Les facteurs de transcriptions seront ainsi capables de lier l’ADN car ils sont porteurs de charges positives. Double hélice d’ADN. ADN = bicaténaire → deux brins complémentaires et antiparallèles. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 12  Acides nucléiques La forme classique de l’ADN nucléaire est la forme B. Sa conformation est une double hélice particulière. Cette hélice tourne à droite, la conformation de la liaison N-β-glycosidique est en anti et chaque tour d’hélice compte 10 nucléotides. Cette double hélice présente un grand sillon qui est large et profond et qui permettra lors de la rotation de l’ADN de libérer un espace afin de permettre la liaison de protéines de régulation ou bien d’ARN régulateurs. Les liaisons de protéines notamment des facteurs de transcription (protéines, ARN régulateurs) au grand sillon de l’ADN sont permises par la création de liaisons hydrogène entre les bases azotées et les chaînes latérales des acides aminés. L’ADN possède également un petit sillon. Le diamètre de l’hélice est de 2 nm = 20 Å. Le pas de l’hélice est de 3,4 nm = 34 Å (10 nucléotides). Enfin, l’allongement par paire de base est de 0,34 nm = 3,4 Å (1 nucléotides) → notion à connaître. L’Angström est une unité de mesure. 1 Å = 0,1 nm Modèle de la double hélice. Comme dit précédemment, l’ADN B est l’ADN le plus stable et la forme retrouvée en majorité dans l’ADN humain. Cependant il existe d’autres formes d’ADN. 1. Topoisomères de l’ADN Quand il faut répliquer ou réprimer la transcription d’une région particulière, il est parfois nécessaire de modifier la tension de l’hélice en désenroulant ou en sur-enroulant l’hélice. C’est le rôle de certaines enzymes, les topoisomérases. Remarque – Lorsque l’on tourne l’hélice vers la gauche la tension se relâche, ce qui rend les gènes présents dans cette région plus accessibles aux facteurs de transcription. 13 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Ces topoisomérases sont des cibles thérapeutiques dans certains cancers pour tuer les cellules cancéreuses (Irinotécan, Doxorubicine). En inhibant les topoisomérases, les gènes nécessaires à la survie de la cellule cancéreuse ne sont plus accessibles pour la transcription. Schéma représentant les différents rôles de la topoisomérase sur l’ADN. 2. Dénaturation de l’ADN L’ADN a la particularité de pouvoir être dénaturé, c’est-à-dire qu’il est possible de rompre les liaisons hydrogènes qui unissent les deux brins et donc de séparer ces derniers. Pour le dénaturer, on le chauffe doucement pour apporter de l’énergie (cf cours du Pr. TERREUX en thermodynamique). Pour étudier cette dénaturation, nous allons avoir à disposition des courbes de fusion qui vont permettre de suivre l’état de dénaturation de l’ADN en fonction de la température. Pour réaliser ces courbes nous utilisons un agent intercalant qui se place entre les 2 brins de l’ADN marqué à un fluorochrome. De ce fait cet agent pourra s’intercaler et donc renvoyer de la fluorescence (si on l’excite) lorsque l’ADN sera sous forme double brins. Ainsi, si nous observons une grande intensité de fluorescence nous pouvons dire que l’ADN est entièrement sous forme double brins, puis lorsque l’intensité diminue nous pouvons en conclure que l’ADN est en train d’être dénaturé. Les régions de l’ADN qui seront dénaturées en premier sont les régions riches en AT. En effet, il suffit de deux liaisons hydrogènes pour unir le A et le T. Il sera donc plus facile de désunir ces deux bases plutôt que de séparer les C et les G qui sont unis par trois liaisons hydrogènes. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 14  Acides nucléiques Exemple de courbe de fusion d’une séquence d’ADN. On note un point de température particulier : le TM. Le TM est la température pour laquelle la moitié de l’ADN sera dénaturé, donc la température pour laquelle on retrouve 50 % d’ADN double brins et 50 % d’ADN simple brin. Ce TM sera utilisé pour voir si la séquence étudiée ne présente pas de mutation. En effet une mutation changerait le TM de la séquence. Remarque – La courbe de fusion est une courbe sigmoïde. Le TM est caractéristique d’une séquence ou duplex d’ADN. 3. Compaction de l’ADN Chez l’homme il faut faire rentrer 2 mètres d’ADN dans un noyau qui mesure seulement 10 μm de diamètre. Il y aura donc nécessité de compacter l’ADN pour le faire rentrer dans la cellule. Il sera alors compacté sous forme de chromosomes. Cette compaction aura quelques rôles. Son premier rôle, autre que de faire rentrer l’ADN dans le noyau, sera de protéger l’ADN contre des enzymes ou encore contre les UV. Ensuite, son deuxième rôle sera de permettre à l’ADN d’être une structure non figée, qui pourra évoluer en fonction du cycle cellulaire, et une structure qui pourra être régulée → ce ne seront pas toujours les mêmes régions qui seront bien compactées et inversement en fonction des états = activation ou répression de certains gènes. On parle de régulation épigénétique. La chromatine sera donc une succession de domaines condensés et de domaines diffus avec des transitions réversibles d’un état à l’autre. Elle possède deux formes : nous parlerons d’euchromatine pour les domaines plutôt relâchés et d’hétérochromatine pour les domaines bien condensés. 15 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Hétérochromatine Euchromatine Régions très compactées de l’ADN. Régions très relâchées de l’ADN. Régions inactives de la transcription. Régions actives de la transcription. Retrouvée majoritairement dans la Retrouvée majoritairement dans le périphérie du noyau là où il n’y a nucléole + périphérie du noyau, lieu pas d’hétérochromatine (le reste du de synthèse des ARNr. noyau). Pour revenir sur la compaction de l’ADN, au départ nous avons une double hélice d’ADN large de de 2 nm et mesurant 2 m de long. Cette hélice va être complexée avec des histones formant un complexe : le nucléosome. C’est l’étape la plus régulée. Ce complexe sera large de 10 nm. Ces nucléosomes seront ensuite compactés sous forme de solénoïde/zigzag afin de donner une fibre large de 30 nm. D’autres repliements auront lieu jusqu’au chromosome métaphasique, large de 1 400 nm. On passe donc d’une hélice de 2 nm à un chromosome de 1 400 nm de largeur, la compaction est donc maximale. Localisation de l’euchromatine VS l’hétérochromatine. Les nucléosomes, qui sont des structures particulières, sont un enroulement d’une partie de l’ADN (146 pb) autour d’un octamère d’histones, constitués de deux H3 (histone 3), deux H4, et deux dimères H2A / H2B. L’histone H1 ferme le nucléosome mais ne fait pas partie de l’octamère. Structure d’un nucléosome. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 16  Acides nucléiques Les histones sont des protéines ayant une structure très conservée. Ils possèdent 20 % d’acides aminés basiques (charge positive) qui leur permettent de se lier à l’ADN, étant chargé négativement. Si on modifie la charge des histones (méthylation par exemple), les forces de liaison changent. 4. Chromosome métaphasique Le chromosome métaphasique. Le chromosome métaphasique est constitué de deux chromatides. On retrouve 22 paires d’autosomes et deux chromosomes sexuels chez l’Homme. Deux chromosomes d’une même paire sont appelés chromosomes homologues. Lors de la réplication, les deux chromatides d’un même chromosome sont appelés chromatides sœurs. Chaque chromatide sera constitué de deux bras : un bras court, le bras p (comme petit), et un bras long, le bras q. Elle possède un centromère, région entre les deux bras, et des télomères, régions situées aux extrémités des bras. Un chromosome est dit acrocentrique quand son bras p est tout petit, comme s’il n’y était pas. Les télomères sont des séquences répétées aux extrémités des deux bras, où il n’y a pas de gènes. Ils seront importants pour la sénescence (= mort contrôlée) des cellules. Différences entre des chromosomes homologues ou non (à gauche) et exemple de structure du chromosome 8 (à droite). 17 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire C. L’ADN mitochondrial L’ADN mitochondrial est, comme son nom l’indique, l’ADN retrouvé dans les mitochondries de nos cellules, il ne possède pas d’intron. Il a une structure en double brins, il est circulaire et donc similaire à l’ADN retrouvé chez les procaryotes. On en déduit que les procaryotes et la mitochondrie ont une origine ancestrale commune. La transmission est exclusivement maternelle puisqu’elle se transmet par l’ovocyte. On retrouve entre 1 000 et 10 000 copies d’ADN mitochondriaux et environ 1 000 mitochondries dans les cellules. Les mutations sont beaucoup plus nombreuses que dans l’ADN nucléaire, en effet le taux est 10 fois plus élevé car le système de réparation est moins efficace. La mitochondrie est autonome. C’est dans les mitochondries que l’énergie de la cellule est produite. IV. L’ARN A. Structure de l’ARN 1. Structure primaire L’ARN est monocaténaire (simple brin). Il est donc plus fragile et sujet à la lyse car sa conformation le protège moins des différentes enzymes ou agents qui pourraient le dégrader. De plus, cette conformation simple brin rend la réparation de l’ARN plus compliquée que la réparation de l’ADN. Il possède des riboses et de l’uracile. L’ARN, contrairement à l’ADN, possède des U à la place des T, des riboses à la place des désoxyriboses et est sous forme monocaténaire à la place d’être bicaténaire. Différences entre l’ARN (à gauche) et l’ADN (à droite). Tutorat Santé PASS Lyon-Est 18  Acides nucléiques Dans l’ADN nous ne trouvons pas d’uracile, ce qui permet de garantir l’intégrité du génome. En effet, comme nous l’avons vu précédemment dans le cours, il arrive que des désaminations oxydatives accidentelles changent le C en U. Ces désaminations pourront être corrigées puisque le U est reconnu comme étranger dans l’ADN, celui-ci sera donc réparé et l’intégrité du génome sera conservée. Si elles ne sont pas réparées, il y a un risque d’introduction de mutation par mésappariement. Explication de l’absence de U dans l’ADN. Dans l’ADN, nous ne trouvons pas de riboses mais des désoxyriboses. Encore une fois cela permet de garantir la stabilité de l’ADN. En effet, les riboses vont induire la formation d’intermédiaires cycliques qui rendent l’ARN sujet à l’hydrolyse alcaline. De plus, l’ARN peut être dégradé par des RNAses, des enzymes ubiquitaires = retrouvées dans tous les tissus de l’organisme. Pour ces raisons, l’ARN est 100 fois moins stable que l’ADN. Explication d’absence de T dans l’ARN avec le cycle des folates (à gauche) et intermédiaire cyclique possible par la présence de riboses (à droite). L’ARN est très fragile et sera sujet à la lyse. Nous ne trouvons donc pas d’uracile ni de ribose dans l’ADN pour garantir sa stabilité et son intégrité. De la même façon, nous ne trouvons pas de thymine dans l’ARN pour des questions pratiques. 19 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire En effet, la formation des thymines nécessite de faire tourner le cycle du folate (vitamine B9) afin de permettre la méthylation des bases et la création de thymine par thymidylate synthase (qui peut être inhibée par le 5-FU). Ce cycle demande beaucoup d’énergie pour la cellule. Or des milliers de copies d’ARN sont transcrites chaque jour au sein des cellules, le coût énergétique de la méthylation est donc trop important. C’est pour cette raison que l’ARN ne possède pas de thymine, c’est trop coûteux pour la cellule d’en synthétiser autant. Le 5-FU et le méthotrexate sont utilisés comme immunosuppresseurs. Le méthotrexate va bloquer la Dihydrofolate réductase et donc casser le cycle des folates. Cela a pour conséquence une inhibition de la synthèse de Thymidine ce qui va tuer la cellule. Nous ne trouvons pas de T dans l’ARN car cela serait trop coûteux énergétiquement parlant pour la cellule. 2. Structure secondaire Remarque – Les protéines, pour être actives, doivent s’être repliées. La structure la plus stable des protéines est la structure tertiaire. La structure secondaire se replie et forme des brins bêtas, des chaînes alphas, etc. Si la chaîne polypeptidique est mal repliée, elle est instable. L’ARN est une molécule d’acide nucléique simple brin (monocaténaire non linéaire) qui est capable de se replier sur elle-même, par complémentarité de bases. L’ARN va donc être capable de former des structures secondaires qui vont avoir une importance pour la fonction biologique, notamment pour les ARN non-codants. Parmi les structures qui peuvent se former il y a les structures en tiges. C’est une structure intermédiaire qui permet, finalement, d’aboutir à la formation d’une structure très importante que l’on appelle en épingle à cheveux (hairpin en anglais). Cette structure peut être reconnue par des enzymes pour former des microARNs. Elle est constituée par une molécule simple brin d’ARN qui comporte des séquences inversement complémentaires, ce qui va permettre son repliement. Elle comporte une boucle où il n’y a pas d’appariement et une tige où les bases s’apparient (elle est aussi appelée structure tige-boucle). Cette épingle à cheveux est importante d’un point de vue fonctionnel car elle peut être reconnue par la machinerie de clivage pour faire maturer l’ARN. Elle peut également être reconnue par des protéines qui sont capables de s’y fixer. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 20  Acides nucléiques Schéma de la structure secondaire en épingle à cheveux. Il existe d’autres structures. Les bases peuvent s’apparier sur une partie de la séquence, ne plus s’apparier, puis se ré apparier de nouveau, ce qui donnera des boucles internes. L’ARN peut donc se replier sur lui-même via des appariements internes (intracaténaires), ainsi il adopte une conformation spatiale optimale comme le font les protéines. B. Diversité On a une grande diversité d’ARN dans la cellule. On va distinguer : ▪ Les ARN codants, c'est-à-dire ceux qui vont être traduits, qui vont donner naissance à des protéines ; ▪ Les ARN non codants qui ne seront pas traduits en protéine. Pour autant, tous ces ARN vont être issus de la transcription d’un gène. Les ARN codants sont les ARN messagers, ils codent pour des protéines et ne représentent que 2 % des ARN totaux. Ils permettent le transport de l’information génétique de l’ADN nucléaire vers les ribosomes (cytosol). Ils sont rapidement produits et très fragiles donc vite dégradés (durée de vie de quelques minutes à quelques jours suivant leur séquence). Ils participent également à l’amplification de l’information génétique (beaucoup de copies à partir d’un même gène et un ARNm peut être lu par beaucoup de ribosomes en même temps). Ils sont très régulés. Les ARN non codants vont porter une fonction biologique très importante mais ne seront pas traduits en protéines. Les ARN majoritaires dans une cellule sont les ARN ribosomiques, ils représentent 82 % des ARN d’une cellule, ils sont impliqués dans la traduction. Ce qui est très intéressant avec ces ARN c’est qu’ils portent une activité enzymatique, on parle de ribozymes. L’autre grande catégorie d’ARN non codant est représentée par les ARN de transfert, qui forment 16 % des ARN totaux d’une cellule. Ils servent lors de la traduction à faire la connexion entre le codon et l’acide aminé. À côté de ça, il y a toute une famille qui est très importante au niveau biologique, qu’on appelle les ARN régulateurs, dont la représentation au sein de la cellule est inférieure à 1 %, et parmi eux : les ARN interférents. 21 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Répartition des différents ARN dans une cellule. Remarque – Lorsqu’on purifie les ARN totaux, on voit les deux sous-unités du ribosome. 1. ARN codants L’information génétique va être transportée de l’ADN nucléaire vers les ribosomes (donc dans le cytosol) via les ARN messagers. Cette information permet le passage d’un gène à une protéine. La production ainsi que la dégradation des ARN messagers sont deux mécanismes finement régulés. Les ARN ont une durée de vie très variable allant de quelques minutes à quelques jours. Cette très grande variabilité de stabilité est dépendante notamment de leur séquence. Dans le noyau on a deux copies de chaque gène. Les ARN messagers vont permettre en quelque sorte d’amplifier le signal. À partir de deux gènes on va obtenir des milliers voire des millions d’ARN messagers correspondant à ce gène. Un ARNm peut être lu par plusieurs ribosomes en même temps, ce qui amplifie encore plus la représentation de l’information génétique (système du polysome). Remarque – La transcription est un mécanisme extrêmement régulé, cette régulation sera l’objet d’un prochain cours. Chez les eucaryotes il y a un gène qui va donner un seul ARNm, mais un ARNm peut donner plusieurs protéines suivant son épissage dans le noyau. Les gènes dans l’ADN vont être transcrits par une enzyme, l’ARN polymérase ADN dépendante, qui va recopier et transformer cette portion d’ADN en ARN. Cet ARN messager n’est pas tout de suite mature, il est d’abord sous forme d’ARN pré-messager. Dans le noyau, il va y avoir ensuite ce qu’on appelle la maturation avec notamment un phénomène d’épissage, qui va permettre de supprimer les introns. Ensuite, cet ARNm mature va être transloqué dans le cytosol où va avoir lieu sa traduction via les ribosomes qui vont venir s’accrocher sur l’ARNm et qui vont synthétiser la chaîne polypeptidique. Cette chaîne polypeptidique / polypeptide va ensuite se replier et donner une protéine fonctionnelle. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 22  Acides nucléiques Schéma représentant les phénomènes de transcription et de traduction. L’ARNm mature (chez les eucaryotes) a une structure bien particulière, il est composé : ▪ D’une séquence codante CDS. Elle commence par un codon start, AUG, et se termine par un codon stop. Entre ces deux codons l’ARN va être traduit en protéine ; ▪ D’éléments régulateurs UTR (Untranslated region) qui ne sont pas traduits. Il y a la région 5’-UTR, en amont de la séquence codante (relativement petite) qui est là pour réguler l’initiation de la traduction ; ▪ Il y a aussi la région 3’-UTR qui est après le codon stop, cette région est très grande et sert à contrôler la localisation de l’ARNm ainsi qu’à réguler l’initiation de la traduction et la stabilité de l’ARNm ; ▪ D’éléments de stabilisation : la CAP (ou coiffe) en 5’ et la queue poly-A. La queue poly-A est positionnée en 3’ et est caractéristique des ARNm. Ainsi si on veut les purifier, on le fait par capture de cette queue poly-A avec des billes qui ont une séquence de T qui pourront s’hybrider avec la queue poly-A. Structure d’un ARNm mature. Les ARNm sont capables de se replier et d’adopter des structures secondaires. On retrouve sur le schéma ci-dessous notre séquence codante en vert ainsi que notre séquence 5’-UTR et 3’-UTR. On voit bien, comme dit précédemment, que la partie 5’-UTR est importante dans le contrôle de la traduction tandis que la partie 3’-UTR a un rôle plus polyvalent, elle contrôle la stabilité de l‘ARNm via sa queue polyA ainsi que le transfert des ARNm dans le cytosol. Un ARNm sans queue poly-A est dégradé très rapidement. De plus, la région 3’-UTR est très fréquemment ciblée par des ARN régulateurs qui vont entraîner la dégradation de l’ARNm. 23 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Schéma représentant les rôles des différentes parties de l’ARNm mature. Le repliement des ARNm est très important. En effet, il y a des protéines qui se fixent sur la queue polyA, les polys-A binding proteins. Ces dernières vont interagir avec d’autres protéines présentes sur la partie 5’UTR et recruter les facteurs d’initiation de la traduction notamment eIF4E (qui lui se fixe sur la CAP). Le bon repliement de l’ARNm est nécessaire à l’initiation de la traduction. D’autre part, il y a en 5’ de l’ARNm mature la coiffe (ou cap). La coiffe est un nucléotide modifié, la 7 méthyl guanosine, qui se retrouve en 5’ de tous les ARNm eucaryotes. Elle permettra notamment de faire sortir l’ARN du noyau. La coiffe va être associée au premier nucléotide de l’ARNm mature par une liaison qui est très particulière qui est un pont 5’-5’ triphosphate, ce qui est très spécifique des eucaryotes. La coiffe possède différents rôles : ▪ Elle protège les ARNm des enzymes qui pourraient les couper. Les exonucléases coupent les ARNm à partir d’une extrémité. On a deux types d’exonucléases : les exonucléases 5’-3’, ces nucléases vont manger l’ARNm en partant du 5’ vers le 3’ et les exonucléases 3’-5’, qui elles vont manger les ARNm en partant de la fin. Il existe aussi des endonucléases qui elles vont cliver les ARNm au milieu. Le premier nucléotide qui suit le cap est méthylé. Cette méthylation a pour but de générer un encombrement stérique qui empêchera les exonucléases d’accéder à l’ARNm ; ▪ Elle permet l’export de l’ARNm dans le cytosol. Un complexe protéique entre en jeu dans ce mécanisme, le Cap Binding Complex. Le signal qui permet de recruter ce complexe est l’association de la 7 méthyl guanosine et du nucléotide méthylé juste après. Cette association génère un signal de reconnaissance ; ▪ Elle permet aussi de fixer un des facteurs majeurs de l’initiation de la traduction : le facteur eIF4E. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 24  Acides nucléiques Schéma de la coiffe associée aux deux premiers nucléotides de l’ARNm mature. À la suite de la partie 5’-UTR, il y a la partie codante qui commence par un codon start. Le dernier acide aminé de la séquence est celui juste avant le codon stop (= codon non-sens). Lorsque le ribosome va lire le codon stop, il va se détacher et donc arrêter la traduction. La traduction correspond à la transformation d’un codon, formé de trois nucléotides, en un acide aminé. Il y a 20 AA fréquents et il existe 61 codons pour faire la correspondance. Il y a donc une dégénérescence du code génétique : plusieurs codons peuvent donner un même AA. Très souvent, on a une variation sur le dernier nucléotide du codon, il serait le plus flexible selon la théorie du wooble. Le codon START est toujours une méthionine, AUG. Le STOP quant à lui peut être UAA, UAG ou UGA. Il y a au total 64 codons, mais seulement 61 font la correspondance avec les acides aminés, les trois autres étant des codons stop. AUG n’est pas le premier codon du transcrit, mais le premier codon de la séquence codante. Remarque – Il faut bien connaitre quels sont les codons STOP et le codon START pour les repérer dans une séquence et donc identifier le début et la fin de la traduction. 2. Queue poly-A Simultanément à l’ajout de la Cap, une queue poly-A sera ajoutée en 3’ de l’ARN pré messager afin de le rendre actif. Cet ajout fait donc partie des étapes nécessaires à la maturation de l’ARN pré messager. Cette modification consiste à l’ajout de nombreuses adénosines (entre 100 et 200 environ) par une poly-A polymérase. Ce processus est permis par la reconnaissance d’un site de polyadénylation « AAUAAA », présent sur l’ARN pré messager, par une endonucléase. Cette queue poly-A présente différents rôles. Elle va permettre de stabiliser l’ARNm, notamment en le protégeant des exonucléases 3’-5’, nucléases qui coupent à l’extrémité 3’. Elle va également permettre le transport de l’ARNm du noyau au cytoplasme. Enfin elle va permettre l’initiation de la traduction. 25 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Schéma récapitulatif des processus aboutissants à la mise en place de la queue poly-A. NDLR – Il peut vous être demandé à l’examen de savoir reconnaître le signal de polyadénylation. 3. Vaccin à ARN contre la COVID-19 Les vaccins à ARN sont des ARNm qui codent pour une protéine du virus. Ils sont comme tous les autres ARNm, c'est-à-dire qu’ils possèdent : ▪ Une coiffe ; ▪ Une partie 5’UTR ; ▪ Une séquence codante ; ▪ Une partie 3’UTR ; ▪ Une queue poly-A. C’est donc un ARNm, mais la séquence codante code pour une protéine du virus qui s’appelle Spike (c’est celle-ci que la cellule présente au système immunitaire). Les industriels ont beaucoup travaillé sur les modifications des parties 5’UTR et 3’UTR, qui sont les parties non codantes, afin de stabiliser autant que possible l’ARNm pour qu’il vive plus longtemps, sans être dégradé trop rapidement. L’avantage d’utiliser ce genre de vaccin est de renforcer l’immunogénicité du vaccin, autrement dit son efficacité car on génère une immunité beaucoup plus forte en utilisant la machinerie de la cellule. Il y en a deux grands types : ▪ Les NRM (non replicatif mRNA) : ARNm non réplicatif. Plus efficaces que les vaccins à protéines car ils suivent le cheminement habituel de l’ARNm dans une cellule. L’ARNm du virus, qui correspond au vaccin, va être injecté dans le vaccin à l’intérieur d’une micelle (lipides) qui va lui permettre de rentrer dans la cellule. Il va être lu par les ribosomes qui vont synthétiser des protéines, comme pour tous les autres ARNm, avec un système d’amplification de la cellule, puis il va maturer dans la cellule même, pour être ensuite présenté au système immunitaire. Comme cela se fait dans la cellule avec une amplification qui augmente la quantité, et que c’est le système immunitaire de la cellule qui va le présenter, cela renforce l’immunogénicité du vaccin à ARN ainsi on obtient 90 % d’efficacité ; ▪ Les SAM (self amplifying mRNA) : pas utilisés dans les commerciaux actuels. En plus de l’ARN codant, on ajoute une séquence qui code pour une réplicase : il va donc pouvoir s’auto répliquer seul dans la cellule, augmentant ainsi sa quantité, puis il suit le même processus de maturation et la même présentation décrit ci-avant. La quantité injectée avec le vaccin est beaucoup plus faible qu’elle ne l’est en réalité dans le virus. De plus, il n’y a pas d’intégration de l’ARN et il n’a que quelques heures de demi-vie : après 24h, il n’y a plus rien. C’est un ARNm du virus. Les virus à ARN sont très pratiques car il suffit juste de modifier les bases de la séquence si le virus mute. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 26  Acides nucléiques Légende : NRM = non-replicating mRNA ; SAM = self-amplifying mRNA. C. ARN non codants Les ARN codants (ou messagers) ne représentent que 2 % des ARN totaux. La plupart des ARN retrouvés dans la cellule sont donc non codants. 1. ARN ribosomiques (82 %) Le ribosome est un complexe ribonucléoprotéique / ribonucléoprotéine qui est constitué d’ARN et de protéines. Leur activité enzymatique « ribozyme » provient des ARN ribosomiques. Les protéines présentes dans le ribosome servent donc à maintenir la structure des ribosomes tandis que les ARN porteront l’activité catalytique. Les ribosomes, par leur activité enzymatique située dans l’ARN, permettront la traduction des ARNm en protéines. Ils seront retrouvés sur la membrane du réticulum endoplasmique granuleux de la cellule. ARNr = pouvoir catalytique du ribosome. Protéines = maintien de la structure du ribosome. Chez les eucaryotes, le ribosome est constitué de deux sous-unités qui vont prendre en tenaille l’ARNm. On parle de ribosome 80S pour le ribosome complet. NDLR – Le S est une unité de sédimentation non détaillée par le professeur. La petite sous unité 40S va permettre de reconnaître / lire l’ARNm, elle est composée d’ARNr 18S et de 33 protéines. Ensuite, la grande sous unité 60S vient rejoindre la 40S sur l’ARNm est c’est elle qui va permettre la traduction via la fixation des ARN de transfert. Elle est composée d’ARNr 5S, 5,8S et 28S (retrouvé en grande majorité) et de 50 protéines. C’est donc la sous unité 60S qui va permettre d’apporter l’ARN de transfert, ARN qui va permettre l’incorporation des acides aminés nécessaires à la formation de la protéine. 27 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Activité enzymatique “ribozyme” des ARNr. Les ARN ribosomiques représentent 82 % des ARN totaux, ils sont donc essentiels et majoritaires. Lorsqu’on fait migrer les différents ARN d’une cellule sur un Northern Blot, deux marques sont plus intenses que les autres, ce sont les ARNr 28S et 18S car ce sont les plus abondants dans la cellule. Les ARNr sont synthétisés dans le noyau de la cellule, plus spécifiquement au sein du nucléole. Diapositive du cours récapitulant les caractéristiques principales du ribosome. 2. ARN de transfert (16 %) Les ARN de transfert sont essentiels à la traduction. Ce sont des ARN ayant une forme particulière en trèfle qui vont permettre de véhiculer les acides aminés du cytoplasme (cytosol) au ribosome. Ils ont donc pour rôle de rapprocher les acides aminés entre eux pour créer la liaison peptidique. Ils représentent 16 % des ARN totaux, ils sont donc très abondants. Ils sont monocaténaires mais se replient sur eux-mêmes. Ils sont constitués de 75 à 85 nucléotides en moyenne, et possèdent 3 nucléotides particuliers qui formeront l’anticodon. C’est cet anticodon qui permettra de reconnaître le codon sur la séquence d’ARN et d’apporter l’acide aminé correspondant au codon. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 28  Acides nucléiques L’anticodon va permettre de lire le codon sur la séquence d’ARN, et donc d’ajouter l’acide aminé correspondant sur la chaîne peptidique. La synthèse peptidique (à gauche) réalisée grâce à l’ARN de transfert (à droite). Comme nous l’avons vu précédemment, le code génétique est dit dégénéré. Pour cette raison, plusieurs ARN de transfert transportent le même acide aminé. Dans sa structure on retrouve de nombreux nucléosides atypiques, comme les dihydro-uridines (D), les ribothymidines, les pseudo- uridines (Ψ), des base méthylés ou encore de l’inosine. Structures des bases atypiques de l’ARNt. NDLR – Les structures ne sont pas à connaître l’examen, il faut simplement connaître les noms de ces bases atypiques. L’ARNt est donc reconnaissable par sa forme de trèfle, sa structure 3D quant à elle, a plutôt une forme de L. On trouve à son extrémité 3’ la liaison à l’acide aminé, par une liaison ester sur CCA (les trois nucléotides de l’extrémité 3’ comme montré en pointillés verts sur l’image ci-dessus). V. Question Wooclap Question 1 : De quoi est composé un nucléotide ? Un nucléotide est composé d’une base (purique ou pyrimidique) + un ose (sucre) + un phosphate. Question 2 : Quelles sont les bases pyrimidiques ? Les bases pyrimidiques sont la cytosine, la thymine (dans l’ADN) et l’uracile (dans l’ARN). 29 Année 2024 – 2025 UE2 – Biologie Moléculaire Question 3 : Pourquoi le -OH en 3’ du sucre est-il important ? Le -OH en 3’ du sucre est important pour que l’élongation de l’ADN ou de l’ARN par la polymérase puisse avoir lieu (liaison 5’P-3’OH). Question 4 : Qu’est-ce qui différencie la structure de l’ADN de l’ARN ? 3 points différencient la structure de l’ADN de celle de l’ARN : ▪ Les bases : on trouve de la thymine dans l’ADN et de l’uracile dans l’ARN ; ▪ L’ose : on trouve du ribose dans l’ARN et du désoxyribose dans l’ADN ; ▪ L’ADN est double brin tandis que l’ARN est simple brin. Question 5 : Quels sont les éléments caractéristiques d’un ARN messager mature eucaryote ? ▪ Une CAP en 5’ ; ▪ Une région 5’UTR ; ▪ Une région codante ; ▪ Une région 3’UTR ; ▪ Une queue poly-A en 3’. Tutorat Santé PASS Lyon-Est 30