Cours 3 (1) : Structure de l’ARN et transcription PDF

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 Hélice hybride Sitio activo 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