Cours Biologie Cellulaire BIO-N01-24 Chapitre 4 PDF

COURS BIOLOGIE CELLULAIRE- BIO-N01-24 CHAPITR E4 DU GÈNE À LA PROTÉINE Automne 2024 1  Du gène à la protéine 4.1 La transcr...

COURS BIOLOGIE CELLULAIRE- BIO-N01-24 CHAPITR E4 DU GÈNE À LA PROTÉINE Automne 2024 1  Du gène à la protéine 4.1 La transcription - Introduction - Synthèse du transcrit d’ARN - Maturation de l’ARN - Épissage de l’ARN 2. La traduction 3. Mutation génique 4. Mutation dans la protéine 2  Introducti on Le "dogme central" de la biologie moléculaire langage à 4 Réplicati Gène on lettres: AD nucléotides N ARN "intermédiai re" langage à 20 Fonction lettres: Protéin acides aminés e 3  Introducti on L’expression génique se fait en 2 étapes : la transcription et la traduction Transcription: Traduction Synthèse d'ARN messager Synthèse d'un (ARNm) partir d’un ARN à polypeptide On sous lapasse du langage direction de l'ADN. messager. langage ADN ARN au langage On passe des du (langage semblable acides protéines ARN langage : les au La transcription de «nucléotides») produit aminés. aussi d’autres types d’ARN (de transfert, ribosomique, petit ARN nucléaire…) ayant divers 4  Introducti on Cellule eucaryote expriment leur de la bactérie à l'homme Noya " Toutes les cellules AD information cette génétique de N u façon " Bactér Transcriptio ARNp n m ie AD Maturation N Transcriptio n ARN ARN Traductio Traductio m n m n Cytoplasm e Riboso Riboso Chaîne me me Chaîne polypeptidi Campbell (3eéd.) — polypeptidiq Fi5gure  Le code génétique DNA template 3 5 DNA strand A C C A A A C C G A G T molecule T G G T T T G G C T C A 3 Gene 1 5 TRANSCRIPTION Gene 2 U G G U U U G G C U C A 3 mRNA 5 Codon TRANSLATIO N Protein Trp Phe Gly Ser Gene 3 Amino acid 6  3 codons Le code servent génétique 61 codon de codons d’arrêt s codent 64 codons d'ARNm. un acide 61 codons codent un acide aminé aminé un codon signale le début de aussi code lapour traduction l'acide (codon de départ) mais aminé «méthionine» — ainsi, toutes les chaînes polypeptidiques commencent par la méthionine trois codons indiquent la fin de la DONC: traduction (codons d'arrêt) — aucun acide chaque aminé peut être1 codon ajouté lors triplet code la de la lecture de ces codons de méthionine 7 nucléotides sur et sert de Campbell (3eéd.) — Figure Rapp el Table 17. 1 8  Synthèse du Promoteur Unité de transcription 5 3 transcrit 3 ADN 5 Point de départ d’ARN ARN polymérase 1 Les étapes de la transcription: Initiation Initiation: L’ARN Brin non-transcrit 5 3 polymérase se lie au 3 5 promoteur du gène. Les ADN Transcrit Brin transcrit deux brins d'ADN se déroulé D’ARN déroulent à cet endroit 2 (bris des liens hydrogène) et la transcription Élongation commence. La polymérase Élongation: Hélice reformée avance sur la molécule d’ADN et tout en ouvrant 5 3 3 la molécule synthétise le 3 Terminais 5 5 transcrit d’ARN en 5’ 3’. Transcrit on D’ARN 5 3 3 3 5 Terminaiso Le brin 5 T 3 Transcrit d’ARN complété synthétisé d’ARN n: e est polymérase se libéré détache de et r Direction de la transcription (“downstream”) m 9 l’ADN. la i  Synthèse du transcrit d’ARN Les composants moléculaires de la transcription: 1. Le gène à transcrire ou l’unité de transcription (3 parties) : a) Le promoteur (plusieurs douzaines de nucléotides en amont du gène). Sert de point d’ancrage pour l’enzyme de transcription, spécifie le début de la transcription (ajout du premier nucléotide). b) Une partie codante ; plus précisément le brin transcrit d’ADN. Matrice pour la synthèse de l’ARN c) La région terminale (plusieurs douzaines de nucléotides en aval du gène). Libère l’ARN synthétisé et l’ARN polymérase. 2. L’enzyme de transcription : l'ARN polymérase 1 3. Les nucléosides triphosphate d’ARN 0  Synthèse du transcrit d’ARN 1 Promoteur eucaryotique Promoteur Brin non-transcrit ÉTAPE 1: ADN 5 TAT AAAA 3 Initiation La séquence promotrice 3 AT AT T 5 TT TATA appeléebox permet la Point de départ Brin transcrit TATA facteurs de transcription fixation de. box 2 Facteurs Facteurs de transcription Ils facilitent la fixation de de transcription se lient à l’ADN l’ARN pol II au complexe. 5 3 3 Une fois le complexe formé, 5 3 Complexe d’initiation de la transcritpion se forme les deux brins d'ADN se ARN polymérase II déroulent à cet endroit Facteurs (bris des liens hydrogène) de et la transcription transcription commence au point de 5 3 3 3 5 5 départ. Transcrit d’ARN Le point de départ de la Le complexe d’initiation de la transcritpion  Synthèse du transcrit d’ARN ÉTAPE 2: Élongation Brin non-transcrit d’ADN Nucléotides Élongation d’ARN Dans le sens 5’-3’ ARN Demanière polyméras e antiparallèle par rapport à l’ADN copié 3 A T C C A A De façon complémentaire 3 end La polymérase déroule le U transcrit et expose 10 à 20 brin A E G C la fois.àDes nucléosides tri-P bases A 5 T d'ARN s'apparient aux A G G T T C). basesUne(A-Ufois et G-appariés, nucléosides les sont Direction de Brin transcrit polymérisés par des liens transcription d’ADN phosphodiester. Derrière la vague de synthèse, l'ARN se 5 Brin d’ARN nouvellement détache et l'ADN se ré- synthétisé enroule. La transcription progresse à une vitesse de 60 nucléotides par seconde chez les Eucaryotes. 1 2  Synthèse du transcrit d’ARN ÉTAPE 3: Terminaison - La se jusqu'à la fin transcription poursuit terminale. de la région -Des séquences spécifiques sont présentes dans l’ADN. Signal de terminaison (en rouge sur le schéma, stop site). -Ce site de terminaison est appelé le terminateur. - Le transcrit d’ARN et la Signal de sont polymérase terminaison libérés. sur l’ADN : TTA-TTT 1 Signal de polyadénylation sur 3  Synthèse du transcrit d’ARN GÉNON CODON Quel sera le prochain codon sur l’ARN? Voyez-vous l’erreur dans la transcription? SVP, corrigez-la! Animation : 1 http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.s 4  Maturation de l’ARN La plupart des ARNm des Eucaryotes ne sont pas prêts pour être traduits en protéines et directement après leur synthèse. L’ARN nouvellement synthétisé s’appelle le transcrit primaire ou ARN pré-messager. Le transcrit primaire des Eucaryotes subit des modifications avant sa traduction : ajout d’une coiffe, ajout d’une queue et coupures. Ces modifications ont lieu dans le noyau avant que Modification l’ARN des extrémités n’aille dans le Rôles des extrémités cytoplasme. du transcrit modifiées Ajout d’une coiffe de guanosine Aident la fixation de méthylée (— CH3) à l’extrémité 5’. l’ARNm à un ribosome Mise en place rapide, avant même dans le cytoplasme. la fin de la transcription. Facilitent le transport de l'ARNm Ajout d’une queue poly-A à mature vers l’extérieur du l’extrémité 3’ (de 50 à 250 l'ARNm de la noyau. nucléotides d’adénine). Dès la fin dégradation enzymatique. de la transcription, avant même Semblent contribuer à 15  Maturation de l’ARN Quels triplets de nt correspondent aux codons départ et arrêt? Codon UAA, UGA ou Codon UAG AUG 1 6  L’épissage de l’ARN L transcrit contient e codantes des(les sections non introns) et des sections codantes (les L'épissage exons). consiste à enlever les introns puis à recoller les exons. Les introns restent à l'intérieur du noyau puis sont dégradés. La moyenne du longueur 8000 transcrit est Aprè d’environ nucléotides. s l’épissage, il ce quimesure suffira à 120 nucléotide protéine de environ coder taille une moyenne de0 s 400 acides aminés. 1 7  L’épissage de l’ARN Les biologistes estiment que l’humain produit 100 000 protéines. Combien de gènes devrions avoir pour coder toutes ces protéines? Rép : _ Combien avons-nous de gènes? Rép : _ Comment faire pour coder toutes nos protéines? 1 8  L’épissage de l’ARN Rôle de l’épissage: Permet à un gène de coder pour plusieurs polypeptides. En effet, le regroupement des exons selon diverses combinaisons produit divers ARN aboutissant à des chaînes polypeptidiques différentes. L'épissage alternatif explique pourquoi il y a beaucoup plus de sortes de protéines que de gènes (± 100 000 pour ± 30 000 gènes humain). 1 9 Pour plus d’informations:  Lire Campbell Biologie pages 94 à 98.  Lire Campbell Biologie pages 353 à 372.  Lire Campbell Biologie pages 166 à 169.  Lire Campbell Biologie pages 377 à 402. 2 0