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De l’ADN aux Protéines Traduction Pr. Soumeya BEKRI UFR Santé Rouen 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 1 Traduction Processus permettant la lecture de l’information génétique contenue dans un ARNm pour produire la ou les protéines correspondante(s) Acteurs Ribosomes ARNm ARNt Acides aminés Code géné...

De l’ADN aux Protéines Traduction Pr. Soumeya BEKRI UFR Santé Rouen 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 1 Traduction Processus permettant la lecture de l’information génétique contenue dans un ARNm pour produire la ou les protéines correspondante(s) Acteurs Ribosomes ARNm ARNt Acides aminés Code génétique 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 2 Traduction ARN messager résumer des exons Le code génétique est porté par la partie codante, site d’initiation AUG Séquence Kozak autour du codon d’initiation de la traduction régulation La structure des régions non codantes en 5’ et 3’ (5’ et 3’ UTR) peut avoir un impact l’accès à la partie codante → Structures secondaires et tertiaires : pseudo-nœuds, épingles à cheveux → Facteurs de régulation → Modulation de la traduction 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 3 Traduction Ribosomes Machinerie catalytique de la traduction Particules cytoplasmiques libres ou liées à la face cytosolique du réticulum endoplasmique 2 sous-unités constituées de protéines ribosomales et de d’ARNr Petite sous-unité Grande sous-unité ARNr 18S + 33 protéines 3 ARNr (5S, 5.8S, 28S) + 49 protéines Assemblage de chaque sous-unités dans le noyau Transfert des sous-unités du noyau vers le cytoplasme 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 4 Traduction Ribosomes ARNt porte des AA jusqu'aux sous-unités ou les AA vont être ajouter à la chaîne peptidique et repart sans AA Assemblage des 2 sous-unités au cours de la traduction - La petite sous-unité sert d’échafaudage, permet la correspondance entre l’ARNt et le codon de l'ARNm. - La grande sous-unité catalyse les liaisons peptidiques entre les AA (activité peptidyl-transférase) Lorsque les 2 sous unités sont liées → formation de cavités → 3 sites distincts pour la gestion des ARNt - Site A : Aminoacyl ARNt, accueille l’ARNt Site P : Peptidyl ARNt , catalyse la liaison peptidique Site E : Exit, sortie de l’ARNt Dissociation après la traduction et recyclage 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 5 Traduction Ribosomes Grande similarité de structure entre les ribosomes bactériens (mitochondriaux) et eucaryotes, → Séquences conservées → Addition de protéines et d'ARN → différentes fonctionnalités aux ribosomes 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 6 Traduction ARNt outils de transport Transportent les acides aminés jusqu’au ribosome et Toutes les extrémités 3 ’ se terminent par CCA assurent l’incorporation de l’acide aminé dans la chaîne protéique en cours de synthèse Chaque acide aminé entrant dans la composition des protéines a un ou plusieurs codons correspondants et donc un ou plusieurs ARNt correspondants Structure commune à tous les ARNt ‘’feuille de trèfle’’ 60 à 100 nucléotides, un seul brin, structure secondaire palindromique La reconnaissance du codon est assurée par l’anticodon de l’ARNt Les aminoacyl-ARNt synthétases catalysent la fixation de l’acide aminé à l'ARNt porteur de son anticodon L’anticodon se fixe de façon complémentaire au codon correspondant Chaque acide aminé a une aminoacyl-ARNt synthétase qui reconnaît les différents ARNt synonymes 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 7 Traduction Acides aminés et codons Modification d'1 AA ne change pas systématiquement la fonction de la protéine Acides aminés protéinogènes → Entrent dans la constitution des protéines → 22 acides aminés protéinogènes 20 acides aminés standards codés par des codons 2 autres acides aminés protéinogènes codés indirectement par des codons stops modifiés par des séquences d’insertion : Sélénocystéine, Pyrrolysine Analyse d'enzyme est plus simple que d'un élément de structure 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 8 Traduction Acides aminés et codons Les AA sont activés par liaison à leur ARNt → ARNt joue le rôle d'adaptateur entre l'acide aminé et le codon Le codon est un triplet nucléotidique représentant soit un acide aminé (codon sens) soit un signal stop (codon non-sens) 61 codons sens et 3 codons non-sens L’anticodon correspond au triplet porté par l'ARNt qui s'hybride avec le codon de l'ARNm correspondant à l'acide aminé porté 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 9 Traduction Acides aminés et codons Le code génétique Le code génétique est un code à 3 lettres. Assemblage des 4 bases A, U, G, C, et codant pour les 20 AA standards (Code à trois lettres → 64 possibilités) Le cadre de lecture est donné par la position du codon d’initiation La lecture s’arrête au niveau du codon non-sens Le code génétique est universel ➔ même code pour tous les eucaryotes Le code génétique de l’ADN mitochondrial est légèrement différent et ressemble à celui des procaryotes 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 10 Traduction Les mutation silencieuses (variantion de code qui ne change pas l'AA) peuvent engendré des protéines non utilisation => maladie Code génétique Il y a 61 codons codants pour 20 acides aminés un acide aminé → plusieurs codons Code redondant ou dégénéré 1 à 6 codons par AA Exemples : MET, TRP GLY LEU, ARG, SER 06/02/2021 1 codon 4 codons 6 codons Traduction_Pr. S. Bekri 11 Traduction Code génétique Chez l’Homme 48 ARNt pour 61 anticodons 1 ARNt spécifique ne peut porter qu'un seul acide aminé 1 ARNt peut potentiellement reconnaître plusieurs codons codant pour le même acide aminé L’appariement entre les 2 premières bases du codon et de l’anticodon est parfaite L’appariement entre la 3ème base du codon et la 1ere de l’anticodon est faible → bases wobble (base fluctuante) La base wobble permet la redondance ou dégénérescence du code génétique Inosine de l’anticodon peut reconnaitre C ou A ou U Uracile de l’anticodon peut reconnaitre A ou G 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 12 Traduction Bases wobble Code génétique 06/02/2021 Economie → moins d'ARNt produits Facilitent le détachement de l'ARNt →  la vitesse de synthèse de la protéine Préviennent les effets délétères des variants génétiques Traduction_Pr. S. Bekri 13 Traduction Acides aminés et codons Le codon d’initiation (start) Le codon d'initiation AUG code pour le premier AA à l’extrémité N-terminale → Code pour une méthionine chez les eucaryotes → Code pour une N-formyl-MET chez les procaryotes et la mitochondrie. Le codon start sera reconnu par le complexe d’initiation et l’ARNt initiateur Si un autre codon AUG est rencontré, il donnera une MET, chez les eucaryotes comme les procaryotes. Chez les eucaryotes, toutes les protéines ont une MET sur leur extrémité N-ter qui sera souvent clivée au cours des modifications post-traductionnelle. Le codon de terminaison (stop, non-sens) 3 codons de terminaison : UAA, UAG et UGA. Ils doivent être en phase de lecture avec le codon start pour être reconnus 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 14 Traduction Etapes Initiation Elongation Terminaison 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 15 Initiation Intervention de facteurs d’initiation mRNA Binding Proteins (RBP, elF) L’ARNt initiateur et un facteur d’initiation eIF2 lié au GTP s’associent à la petite sous-unité sous forme libre dans le cytosol Au niveau de la coiffe 5’ (méthyl 7-guanine) plusieurs RBP sont recrutées induit le recrutement de la petite sous-unité du ribosome Déplacement de la petite sous-unité, de 5’ → 3’ de l’ARNm → scan de l’ARNm → repérage du codon start dans le bon environnement (séquence Kozak) 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 16 Initiation Reconnaissance du codon AUG par l’anticodon de l’ARNt initiateur Hybridation Hydrolyse du GTP et GDP Dissociation de RBP dont eIF2 Recrutement d’autres RBP Association de la grande sous unité du ribosome au niveau de l’ARNm 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 17 Traduction Initiation 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 18 Traduction Elongation Intervention de facteurs d’élongation mRNA Binding Proteins (RBP, EF) EF-Tu (EF1A ou EF1-α) : responsable de la sélection et de la liaison de l'aminoacyl-ARNt correspondant au site A (site accepteur) EF-Ts (EF1B ou EF1-β/γ/δ) : facteur d'échange de nucléotides qui régénére EF1A-GDP en sa forme active EF1A-GTP EF2 (EF-G) : permet la translocation du peptidyl-ARNt du site A au site P (site peptidyl-ARNt), libère le site A pour l'aminoacyl-ARNt suivant 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri Dever T, Cold Spring Harb Perspect Biol 2012 19 Traduction Elongation EF-Tu-GTP se fixe et délivre un aminoacyl-ARNt au site A du ribosome Non adéquation codon-anticodon Adéquation codon-anticodon → conformation particulière au ribosome → stabilisation Hydrolyse EF-Tu-GTP → EF-Tu-GDP Départ de EF-Tu → Activité "proofreading" Rejet l'aminoacyl-ARNt avant la formation de la liaison peptidique L’ARNt prend un position favorable pour permettre la liaison peptidique (accommodation) 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 20 Traduction Elongation Formation de la liaison peptidique entre le groupement aminé de l'acide aminé lié àl'ARNt et le groupement carbonyle de l'acide aminé du polypeptide naissant Translocation Le ribosome déplace un codon vers l'avant sur l'ARNm Le codon suivant de l'ARNm est disponible pour fixer un nouveau aminaoacyl-ARNt au site A Simultanément L’ARNt sans AA est décalé du site P vers le site E Le peptidyl-ARNt est transloqué du site A au site P Ce processus nécessite la présence du facteur d'élongation EF2 et du GTP 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 21 Traduction Terminaison La traduction se termine quand l'un des codons stop (UAG, UAA ou UGA) occupe le site A → aucun ARNt correspondant Les codons stop sont reconnus par le complexe RF1/RF3 (Releasing Factor) → RF1 est activé par RF3 Recrutement de ABCE/Rli1 → Clivage de la liaison entre le peptide et l’ARNt → Dissociation 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 22 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 23 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 24 Traduction Maturation Modifications co et post traductionnelles Programme majeur Enzyme spéficique à l'espèce Programme de contrôle qualitatif et quantitatif des protéines Plusieurs sites concernés Plusieurs modifications : glycosylation, acétylation, phosphorylation, ubiquitination… Conformation tridimensionnelle Adressage, activité…. Spécificité tissulaire et cellulaire 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 25 Traduction Inhibiteurs de la traduction 4 mécanismes Analogie de structure avec un aminoacyl-ARNt Inhibition de l’activité peptidyl transférase Blocage de la liaison codon de l’ARNm des aminoacyl-ARNt Blocage/inactivation de facteurs d’initiation ou d’élongation de la traduction 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 26 Traduction Inhibiteurs de la traduction 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 27 Traduction Régulation de la traduction Régulation post-traductionnelle Contrôle de la qualité des protéines : plusieurs mécanismes Régulation de la dégradation des protéines Exemple : Protéasome => protéine mal replié Protéine à dégrader fixe des chaines d’ubiquitines → Reconnaissance par le système protéasome → Dégradation de la protéine en petits peptides → Processus nécessitant de l’énergie → Les molécules d’ubiquitine sont libérées et recyclées de Moraes Hungria, Hematol., Transfus. Cell Ther, 2019 Il existe des chaperons pharmacologiques 06/02/2021 Traduction_Pr. S. Bekri 28