Cours 2 Biochimie Biologie Moléculaire PDF 2024/2025

COURS b UE1 Biochimie Biologie moléculaire Partie 1 6789+ SORBONNE UNIVERSITÉ 2024 / 2025  2 Important 3 Informations, remarques, mot du professeur 4 Astuce, moyens mné...

COURS b UE1 Biochimie Biologie moléculaire Partie 1 6789+ SORBONNE UNIVERSITÉ 2024 / 2025  2 Important 3 Informations, remarques, mot du professeur 4 Astuce, moyens mnémotechniques, points méthodes 5 Vidéo PLAN du COURS STRUCTURE DES ACIDES NUCLÉIQUES.......................................................................................................................................... 3 I. MOLECULES SIMPLES..........................................................................................................................................3 A Phosphate.................................................................................................................................................................................... 3 B Sucre/ose..................................................................................................................................................................................... 4 C Bases azotées............................................................................................................................................................................... 5 A 2 BASES puriques..................................................................................................................................................................... 5 B 3 BASES pyrimidiques............................................................................................................................................................... 5 II. ASSEMBLAGE DES MOLÉCULES SIMPLES POUR FORMER LES ACIDES NUCLEIQUES...............................................6 III. LES ACIDES NUCLÉIQUES..................................................................................................................................9 A Acide ribonucléique (ARN)........................................................................................................................................................... 9 B Acide désoxyribonucléique (ADN).............................................................................................................................................. 11 EXPRESSION D’UN GENE CODANT UNE PROTEINE...................................................................................................................... 13 LA TRANSCRIPTION.................................................................................................................................................................... 14 I. BRINS SENS ET ANTI-SENS................................................................................................................................. 14 II. LES ACTEURS DE LA TRANSCRIPTION................................................................................................................ 15 A Le promoteur............................................................................................................................................................................. 15 B Les facteurs de transcription = protéines régulatrices nucléaires.............................................................................................. 15 A Contrôle transcriptionnel par les facteurs de transcription................................................................................................... 16 B Domaines de liaison à l’ADN dans les facteurs de transcription............................................................................................. 16 C L’ARN polymérase II.................................................................................................................................................................... 17 A Réactions de polymérisation.................................................................................................................................................. 17 B Régulation de l’ARN polymérase II......................................................................................................................................... 18 III. INITIATION DE LA TRANSCRIPTION................................................................................................................. 18 IV. ÉLONGATION DE LA TRANSCRIPTION.............................................................................................................. 19 V. FIN DE TRANSCRIPTION.................................................................................................................................... 20 VI. RÉGULATION DE L’EXPRESSION D’UN GÈNE..................................................................................................... 20 VII. NOTION DE SEQUENCE CODANTE.................................................................................................................. 21 VIII. MATURATION DE L’ARNM : 3 MODIFICATIONS DU TRANSCRIT PRIMAIRE....................................................... 23 A Coiffe 7 Méthyl Guanosine triphosphate et queue poly(A)....................................................................................................... 23 B Excision et épissage.................................................................................................................................................................... 26 IX. TRANSCRIPTION DES ARN RIBOSOMIQUES..................................................................................................... 28 Il est très important de bien maitriser l’orientation des brins, ainsi que leur nomenclature (brin sens, anti-sens, 3 codant…) Les formules développées des bases puriques et pyrimidiques ne sont pas à connaitre, il faut juste savoir les reconnaitre et avoir en tête les fonctions qui les caractérisent Les valeurs énergétiques des liaisons AT et GC ne sont pas à connaitre La boite TATA et le signal de polyadénylation AAUAAA sont à bien connaitre Pour le e-learning, les TAGs associés à la fiche de cours sont : 4 - Biologie moléculaire (cours entier, partie 1 et 2) - Acides nucléiques - Transcription  SOMMAIRE STRUCTURE DES ACIDES NUCLÉIQUES Ilexiste 2 types d’acides nucléiques constitués de 3 types de molécules simples : - L’Acide DésoxyriboNucléique : ADN - L’Acide RiboNucléique : ARN I. MOLECULES SIMPLES A PHOSPHATE 1 Phosphate inorganique = Pi Est un ion dérivé de l’acide phosphorique (H3PO4) Il s’agit d’un triacide, capable de céder 3 protons en fonction du pH, il devient alors un phosphate inorganique (tribase) 1 Liaison (phospho)ester Liaison covalente formée entre un acide (acide phosphorique) et une fonction alcool 3 On peut parler de liaison ester, ou phosphoester (ce qui est plus précis) 1 Liaison anhydride d’acides riche en énergie Liaison covalente formée entre les fonctions alcool de 2 acides Perte d’une molécule d’eau Lorsqu’unacide phosphorique (phosphate) se lie à un autre acide phosphorique (phosphate), ça forme un pyrophosphate ou PPi Version 2024-2025 | UE1 | 3  SOMMAIRE B SUCRE/OSE Ilexiste 2 types d’ose dans les acides nucléiques qui sont des pentoses = 5 carbones Les sucres, dès qu’ils sont liés au moins à la base, sont numérotés avec un prime « ‘ » afin de les différencier des atomes des bases azotées - Exemple : carbone 3’ (3 prime) du désoxyribose 1 -D ribose Sucre de l’ARN Il diffère du 2-désoxy--D ribose par la présence d’un -OH porté par le carbone 2’ 1 2-désoxy--D ribose Sucre de l’ADN - Il diffère du -D ribose par la réduction du -OH portée par le carbone 2’ : le carbone 2 porte un –H 4 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE C BASES AZOTEES A 2 BASES puriques Elles sont formées de 2 cycles ADENINE (A) GUANINE (G) Elle porte un groupement amine Elle porte un groupement amine et une cétone B 3 BASES pyrimidiques Elles sont formées d’un seul cycle CYTOSINE (C) URACILE (U) THYMINE (T) Elle porte un groupement amine Elle porte une cétone Elle porte une cétone Uniquement présent dans l’ARN Elle porte un méthyle sur le carbone 5 Uniquement présent dans l’ADN (sauf exception) Les 3 bases pyrimidiques ont deux fonctions cétones, sauf la cytosine qui n’en n’a qu’une 4 bases sont retrouvées dans l’ADN = adénine, guanine, cytosine, thymine. 4 bases sont retrouvées dans l’ARN = adénine, guanine, cytosine, uracile. Les formules développées des bases puriques et pyrimidiques ne sont pas à connaitre, il faut juste savoir les 3 reconnaitre et avoir en tête les fonctions qui les caractérisent pour pouvoir les distinguer. Pour reconnaitre les bases puriques, il suffit d’observer que ces molécules ont deux cycles, et que seule la guanine possède de l’oxygène dans son cycle. Pour reconnaitre les bases pyrimidiques, il suffit d’observer que ces molécules ont un seul cycle. La cytosine est la seule a avoir un seul oxygène, et la thymine est la seule à avoir un méthyle. Version 2024-2025 | UE1 | 5  SOMMAIRE II. ASSEMBLAGE DES MOLÉCULES SIMPLES POUR FORMER LES ACIDES NUCLEIQUES 1 NucléoSide = Base + sucre Est formé d’une base et d’un sucre relié par une liaison N-osidique Liaison N-osidique : liaison covalente entre un ose (« osidique ») et un azote («N ») - Entre le carbone réducteur, qui est le carbone anomérique C1’, du ribose (ARN) ou du désoxyribose (ADN) - Et l’azote de la base azotée : l’azote 9 des bases puriques, et l’azote 1 des bases pyrimidiques 1 NucléoTide = Base + sucre + phosphate Est un nucléoside lié à un phosphate par l’intermédiaire d’une liaison phosphoester - Liaison formée entre le C5’ du sucre (nucléoside) et un phosphate Les nucléotides peuvent contenir 1, 2 ou 3 phosphates - Les phosphates sont liés entre eux par une liaison anhydride d’acide Les unités nucléotidiques contenues dans les acides nucléiques sont sous la forme monophosphate Le terme « nucléoside monophosphate » est équivalent au terme « nucléotide », mais le terme « nucléotide » 3 est moins précis car le nombre de phosphate n’est pas indiqué. 1 Pont phosphodiester Les différentes unités nucléotidiques sont liées entre elles par des ponts phosphodiesters impliquant un phosphate lié par des liaisons ester (phosphoester) à la fois : - Au 3’-OH d’un sucre (désoxyribose ou ribose) d’un nucléotide (de l’ADN ou de l’ARN) - Et le groupe 5’-OH du sucre adjacent (désoxyribose ou ribose) 6 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE 1 Nomenclature : Il y a ajout du préfixe « désoxy » ou « d » lorsqu’il s’agit des unités de l’ADN. Chacune des 5 bases est désignée par sa 1ère lettre. Les dATP, dGTP, dCTP et les dTTP sont les substrats des ADN polymérases Les ATP, GTP, CTP et les UTP sont les substrats des ARN polymérases NucléoTides Unités nucléotidiques Bases azotées NucléoSides 5’ Mono 5’ Di 5’ Tri phosphate des acides nucléiques phosphate phosphate Adénine (désoxy-) (d)AMP (d)ADP (d)ATP (d-)adénylate =A adénosine Guanine (désoxy-) (d)GMP (d)GDP (d)GTP (d-)guanylate =G guanosine Cytosine (désoxy-) (d)CMP (d)CDP (d)CTP (d-)cytidylate =C cytidine Uracile Uridine UMP UDP UTP Uridylate =U Thymine désoxy-thymidine dTMP dTDP dTTP d-thymidylate =T Il n’existe pas d’uridine sous forme « désoxy » car cette base est spécifique de l’ARN. 3 Il n’existe quasiment jamais de thymine qui ne soit pas sous forme « désoxy », sauf dans le cas d’une molécule particulière d’ARN. 1 Exemple d’un nucléotide/nucléoside triphosphate : Adénosine TriPhosphate = ATP 1 ATP : molécule riche en énergie De par l’hydrolyse de ses liaisons anhydrides riches en énergie, les nucléotides triphosphates véhiculent de l’énergie - Exemple : lors de la synthèse des acides nucléiques, les nucléotides à incorporer sont sous forme triphosphate et l’hydrolyse des 2 liaisons anhydrides d’acides entre les phosphates fournit l’énergie à la réaction enzymatique L’ATP est la principale molécule riche en énergie dans l’organisme : c’est un cofacteur des réactions enzymatiques, comme les polymérases par exemple - En présence de de magnésium Mg++ 1 Structure de l’ATP 1 base = adénine liée à un sucre = β-D-ribose lui-même lié à un 1er phosphate (liaison phosphoester) qui est lui-même lié à 2 autres phosphates (liaisons anhydrides d’acide) - Les phosphates sont numérotés α, β, γ Version 2024-2025 | UE1 | 7  SOMMAIRE 1 Liaisons Anhydrides d’acide dans l’ATP Elles sont au nombre de 2 1 Hybridation entre bases complémentaires L’hybridation entre paires de bases complémentaires se fait via des liaisons hydrogène Liaison hydrogène : liaison non covalente et faible en énergie, et labiles - Elles sont rompues facilement par des chocs. - Les liaisons sont labiles car elles existent à un temps donné, mais disparaissent. Du fait de leur grand nombre, ceci n’impacte pas l’hybridation des brins d’ADN Hybridations A-T et A-U Hybridation G-C Elle s’établit par 2 liaisons hydrogène entre : Elle s’établit par 3 liaisons hydrogène entre la guanine et - L’adénine et la thymine (ADN) la cytosine (ADN et ARN) - L’adénine et l’uracile (ARN) La liaison entre GC est beaucoup plus forte (-63 kJ) que celle entre AT (-21 kJ) et AU : la séparation de brins d’ADN contenant beaucoup de GC nécessite plus d’énergie 3 Les valeurs énergétiques des liaisons A-T et G-C ne sont pas à connaitre 8 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE III. LES ACIDES NUCLÉIQUES A ACIDE RIBONUCLEIQUE (ARN) Les ARN sont constitués de nucléotides monophosphates (AMP, CMP, UMP, GMP) liés entre eux par un pont phosphodiester dont le phosphate est lié à la fois - Au niveau du carbone 3’ d’un 1er nucléotide - Et au niveau du carbone 5’ d’un 2ème nucléotide Tous les nucléotides sont sous forme monophosphate, sauf le premier de la chaine Deux nucléotides sont reliés par 1 liaison phosphoester entre leur C3’ et le P du nucléotide suivant Pour relier deux nucléosides, il faut liaisons phospho-diester 1 Orientation/sens des brins des acides nucléiques de 5’ vers 3’ Le sens dans les acides nucléiques (ARN et ADN) est déterminé par les extrémités 5’ et 3’ libres Par convention, une chaine d’acide nucléique est orientée de 5’ vers 3’ Lors de la synthèse, on rallonge les brins du coté 3’ Correspond à l’extrémité où le phosphate est estérifié uniquement au niveau du carbone 5’ Extrémité du sucre (début de l’ARN) 5’ phosphate libre L’extrémité 5’ porte toujours un ou plusieurs phosphates Extrémité Correspondà l’extrémité où le carbone 3’ 3’ OH libre comporte un OH non estérifié (fin de l’ARN) 1 Structure secondaire de l’ARN Lesmolécules d’ARN sont monocaténaires = formées d’une seule chaîne/brin Mais elles peuvent se replier pour former des structures secondaires - Appariement entre paires de bases complémentaires : A-U et G-C Pour que deux brins d’ARN puissent s’hybrider, ils doivent être complémentaires, et anti-parallèles Version 2024-2025 | UE1 | 9  SOMMAIRE 1 Les différents d’ARN Proportion relative Types Rôles dans la cellule ARNr 28S (4718 nt), ARNr 18S (1874 nt), ARNr 5,8S (160 nt) et ARN ARNr 5S (120 nt) ribosomiques 82% Ces 4 types d’ARNr s’associent à des protéines pour former les = ARNr ribosomes : complexe ribonucléoprotéique Interviennent au moment de la traduction pour faire le lien entre ARN de transfert les ARN messagers et les acides aminés 16 % = ARNt ou tARN Il existe au moins un ARNt pour chacun des 20 acides aminés - Exemple : ARNt-Phe (76 nt) Sontriches en uracile ARN small nuclear 5’ mais synthétise le transcrit primaire dans le sens 5’->3’. Chaque nucléotide triphosphate choisi par l’ARN polymérase II est complémentaire du brin d’ADN matrice. Elle utilise comme substrat des ribonucléotides triphosphates (ATP, CTP, GTP, UTP) et du magnésium. L’ARN polymérase II catalyse la formation de liaisons phosphoesters entre le dernier nucléotide de la chaine en cours de synthèse et le nucléotide entrant. L’incorporation de chaque nucléotide nécessite l’hydrolyse des 2 liaisons anhydrides d’acides riches en énergie contenues dans chaque nucléotide triphosphate (pour rappel, les nucléotides sont incorporés sous forme de monophosphate). Version 2024-2025 | UE1 | 17  SOMMAIRE B Régulation de l’ARN polymérase II Ledémarrage de la transcription résulte de la fixation spécifique des protéines trans-régulatrices sur les séquences cis-régulatrices : soit elle est facilitée, soit elle est freinée La régulation se fait au niveau de l’initiation de la transcription ; la vitesse de transcription est toujours la même Promoteur minimal : c’est environ 200 bases sur lesquelles vont se fixer la machinerie d’initiation de la transcription qui commence au site d’initiation de la transcription où vont se situer les facteurs TFIIA, B… La régulation peut se faire très proche de ce promoteur, mais peut se faire à l’autre bout du gène grâce à un médiateur Le démarrage de la transcription nécessite que les séquences cis-régulatrices couplées à leurs facteurs de transcription entrent en contact avec le complexe d’initiation de la transcription. Ceci se fait généralement par l’intermédiaire de médiateurs (= ensemble de protéines). Toutefois, pour que le médiateur puisse, lui-même, interagir avec les séquences cis-régulatrices/facteurs trans-régulateurs, il faut un recourbement de l’ADN. III. INITIATION DE LA TRANSCRIPTION L’initiation de la transcription implique plusieurs facteurs de transcriptions en plus de l’ARN polymérase II. L’ensemble forme le complexe d’initiation de la transcription. Il permet de positionner l’ARN polymérase II. Cecomplexe d’initiation de la transcription occupe, dans la région du promoteur, environ 200 nucléotides en amont du site d’initiation du brin anti-sens. D’abord le facteur général de transcription TFIID, via son domaine TBP = TATA Binding Protein, se fixe sur la boite a TATA (≈ 25 nt avant le site d’initiation de la transcription), ce qui va permettre ensuite le recrutement des autres facteurs de transcription Il y a ensuite recrutement de tous les autres facteurs de transcription (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ) - Dont le facteur TFIIH qui agit comme une hélicase en ouvrant partiellement les 2 brins d’ADN b La situation n’est donc plus symétrique sur les deux brins, ce qui permet l’identification du promoteur et du brin matrice. L’ARN polymérase II peut alors commencer la synthèse de l’ARNm, sous la forme d’un transcrit primaire, à partir du site d’initiation de la transcription (en copiant le brin anti-sens pour reproduire le brin sens/codant). Au départ, les deux premiers nucléotides sont présents dans le site actif de l’ARN polymérase, puisque pour c synthétiser une liaison phosphoester, il faut deux nucléotides. - Le premier nucléotide va garder ses trois phosphates, mais le deuxième en utilise deux pour récupérer l’énergie nécessaire à la synthèse. 18 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE IV. ÉLONGATION DE LA TRANSCRIPTION La transcription débute au niveau du site d’initiation/démarrage de la transcription (≈ 25 nt après la boite TATA) grâce à l’ouverture de la double hélice d’ADN par l’hélicase TFIIH. Cetteouverture transitoire de la double hélice d’ADN forme une boucle de transcription qui expose le brin anti-sens et permet à l’ARN polymérase II de synthétiser le transcrit primaire. A mesure de sa formation, le transcrit primaire se détache du brin anti-sens, et peut former des structures secondaires, permettant à la double hélice d’ADN de se reformer La boucle de transcription fait environ 200 nucléotides L’ARN polymérase II poursuit sa progression de 3’ vers 5’ du brin d’ADN anti-sens jusqu’à la rencontre du signal de terminaison/ fin de transcription (séquence ayant une très faible affinité pour l’ARN polymérase). Une fois lancée, l’ARN polymérase II n’a plus besoin du complexe d’initiation de la transcription, il se dissocie On synthétise toujours l’ARNm de 5’ vers 3’, alors que la matrice est toujours lue de 3’ vers 5’ Version 2024-2025 | UE1 | 19  SOMMAIRE V. FIN DE TRANSCRIPTION L’ARN polymérase II poursuit la transcription jusqu’à arriver à un signal de fin de transcription - Correspond à un signal de très faible affinité pour l’ARN polymérase II, ce qui la conduit à se détacher - Situé après un signal de polyadénylation AATAAA (impliqué dans la maturation des ARNm) - Dans le cas de l’ApoA-II, ce signal de fin de transcription est situé au-delà du dernier exon du gène La double hélice d’ADN se referme et le transcrit primaire est libéré. 3 Le signal de polyadénylation AATAAA est à connaitre 1 Exemple du dernier exon de l’apoprotéine A-II VI. RÉGULATION DE L’EXPRESSION D’UN GÈNE L’expression d’un gène est contrôlée à différents niveaux : L’expression d’un gène est d’abord régulée au moment de la transcription : il s’agit de la régulation (contrôle) a transcriptionnelle, sous la dépendante des facteurs régulateurs présents dans le noyau. b Puis il existe une 2ème étape de contrôle lors de la maturation du transcrit primaire en ARNm. c Ensuite, lorsque l’ARNm rejoint le cytoplasme, il existe un contrôle de la traduction. Enfin,il existe un contrôle post-traductionnel permettant l’activation de la protéine d - Régulations post-traductionnelles visant à rendre une protéine fonctionnelle via des modifications de la protéine par phosphorylation, glycosylation, hydrolyse du pro-peptide… 20 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE VII. NOTION DE SEQUENCE CODANTE Le génome comporte 3 milliards de paires de nucléotides (ce qui représenterait dans une bibliothèque, 7000 livres de 300 pages !), et environ 50.000 promoteurs. Ilexiste de nombreuses séquences TATA (environ 2-3 millions), mais seulement 50.000 gènes. Ainsi, une séquence TATA ne suffit pas à définir un promoteur. Il arrive même que des séquences TATA ne soient pas dans un promoteur. Un chromosome mesure en moyenne 150 millions paires de nucléotides, et contient environ 3000 gènes. Un gène fait environ 100.000 nucléotides, et après épissage du transcrit, il ne fait plus qu’environ 4000 nucléotides. 1 Structure d’un gène 1 Partie non transcrite Le promoteur minimal d’une centaine de bases qui correspond à la zone de formation du complexe d’initiation de la transcription 1 Partie transcrite Exons - Partie de la séquence d’un gène transcrite et conservée dans la structure de l’ARNm jusqu’à la traduction - Un transcrit démarre toujours par un exon et se termine toujours par un exon Introns - Partie de la séquence d’un gène transcrite et non conservée dans la structure de l’ARNm et excisée lors de la maturation (par épissage) de l’ARNm - Sont situés entre les exons : 0 Nombre d’introns = nombre d’exons – 1 La séquence codante d’un gène correspond à la séquence obtenue après traduction. Cette séquence est composée uniquement d’exons et est située entre le codon initiateur AUG (méthionine) et le codon STOP. Version 2024-2025 | UE1 | 21  SOMMAIRE 1 Exemple d’une partie de la séquence du gène ApoA-II : Exemple pour illustrer ce que contient un début de séquence : 3 La fin du promoteur avec, entre autres, la présence de la boite TATA Le site d’initiation de la transcription (commençant par AGGC..), à partir duquel le gène commence à être transcrit. Il y a ainsi : - Un 1er exon contenant le +1 d’initiation de la transcription - Suivi d’un intron - Puis un 2ème exon dans lequel se trouve le codon initiateur (ATG) de la traduction C’est à partir du codon initiateur que la séquence devient codante : le 1er exon, l’intron et le début du 2ème exon ne sont donc pas des séquences codantes. Exemple pour illustrer ce que contient une fin de séquence : 3 Un exon dans lequel est présent le codon stop de fin de traduction, ce qui implique que cet exon ne sera pas totalement traduit (= partie au-delà du codon stop). 22 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE VIII. MATURATION DE L’ARNM : 3 MODIFICATIONS DU TRANSCRIT PRIMAIRE Avant maturation, le transcrit primaire contient une succession d’exons et d’introns (pour la majorité des gènes) ainsi qu’une petite partie située au-delà du dernier exon jusqu’au signal de fin de transcription. A COIFFE 7 METHYL GUANOSINE TRIPHOSPHATE ET QUEUE POLY(A) L’ajout de la coiffe en 5’ et de la queue poly(A) en 3’ sur le transcrit primaire sont indispensables pour protéger le transcrit - L’ARNm, contrairement à l’ADN, est une molécule facilement dégradable par les ribonucléases. 0 Les ribonucléases hydrolysent les liaisons phosphoesters aux extrémités 5’ ou 3’ des ARN Exemple pour illustrer un transcrit primaire avant épissage/excision des introns : 3 Version 2024-2025 | UE1 | 23  SOMMAIRE 1 a Coiffe du messager (Cap) à l’extrémité 5’ - Coiffe 7 Méthyl Guanosine triphosphate (Me-G-ppp-5’) Elle est mise en place dès le début de la transcription, sinon les ribonucléases du noyau hydrolysent directement le transcrit en cours de production La coiffe forme une structure non reconnue par les ribonucléases : la chaine commence par une guanosine qui est liée par son carbone 5’ à 3 phosphates, qui sont eux-mêmes liés au 5’ du Rôles nucléoside suivant Elle permet l’export vers le cytoplasme Elle initie la traduction Ajout d’un nucléotide à guanosine sur le premier nucléotide de l’ARN Une phosphatase élimine le phosphate γ Formation a Activité Transfert du phosphate α du GTP sur le phosphate β du 1er nucléotide de la cap guanylyl transférase transcrit par l’enzyme Il y a donc création deux liaisons anhydrides d’acides, non reconnues coiffante par les nucléases qui savent reconnaitre les liaisons phosphoester b Activité méthylase Ajout d’un groupement méthyle Cap 0, Cap 1, Cap 2 Ajout de méthyles, basé sur le Autres coiffes même principe de formation de (cap1, cap2) liaisons anhydrides d’acide non reconnues par les nucléases 24 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE 1 b Queue polyA à l’extrémité 3’ Il s’agit de l’addition en 3’ d’une queue polyA 3’-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA (jusqu’à plusieurs milliers d’adénine) Se produit à la fin de la synthèse du transcrit primaire, en même temps que le phénomène d’excision-épissage L’ARN polymérase II libère le transcrit primaire Le signal de polyadénylation AAUAAA est présent sur le transcrit (sur le brin sens de l’ADN on retrouve AATAAA, et sur le brin matrice de l’ADN de 5’ en 3’ on aura TTTATT) La queue poly(A) étant une séquence non codante, même si celle-ci est raccourcie par des Rôles ribonucléases, ça ne modifie pas le transcrit Reconnait le signal de polyadénylation Enzyme capable d’hydrolyser des liaisons phosphoesters (= nucléase) à Endonucléase l’intérieur de la chaine nucléique (= endo) à une vingtaine de nucléotides en Réactions aval de de la boite poly(A) enzymatiques C’estune ARN polymérase particulière qui ajoute des milliers d’adénine en créant des liaisons phosphoester Poly(A) polymérase - Sans avoir besoin de matrice (modèle) - En présence de Mg++ et d’ATP L’ajoutde la queue poly A ne protège pas le transcrit des nucléases, mais « repousse l’échéance ». Ainsi, si l’ADN est trop stable, on produira en continu des protéines, sans pouvoir réguler. Le transcrit a donc une demi-vie assez courte. Version 2024-2025 | UE1 | 25  SOMMAIRE B EXCISION ET EPISSAGE C’estune étape de maturation des ARNm où les introns sont éliminés (excision) de la structure primaire et les exons liés (épissage) les uns à la suite des autres. Cette étape a lieu dans le noyau. 1 c Excision des introns – épissage des exons 1 3 signaux d’épissage dans chaque intron Un site donneur GU en début d’intron (5’) - Suivi d’une séquence particulière Un site receveur/accepteur AG en fin d’intron (3’) Une adénine (A) de branchement situé à une quarantaine de nucléotides en amont du site receveur (AG) 1 Excision par formation d’un lasso Un complexe ribonucléoprotéiques (ARNsn + protéines = snRNP) forme le lasso par complémentarité des bases Les snRNP ont une activité enzymatique qui hydrolysent 2 liaisons phosphoester : - Entre le dernier nucléotide de l’exon 1 et le guanylate donneur : le phosphate libéré permet la formation d’une liaison phosphoester avec le carbone 2’ de l’adénylate de branchement - Entre le guanylate du site accepteur et le 1er nucléotide de l’exon 2 Ça libère l’intron sous forme de lasso qui est alors éliminé et détruit par son extrémité 3’ Une ligase catalyse ensuite la formation d’une liaison phosphoester entre le phosphate du 1er nucléotide de l’exon 2 et l’extrémité 3’-OH libre du dernier nucléotide de l’exon 1 avec l’énergie libérée par l’hydrolyse de la première liaison phosphoester L’énergielibérée par la deuxième liaison phosphoester sert à synthétiser une liaison phosphoester entre la guanine du site donneur d’épissage et l’adénine du site de branchement, au niveau de la fonction alcool en 2’ du ribose - C’est le seul cas de figure ou on a une liaison phosphoester 5’2’ - L’adénine de branchement a donc 3 liaisons phosphoester : 0 avec le nucléotide qui la précède, 0 avec le nucléotide suivant 0 et avec la guanine du site donneur d’épissage. 26 | UE1 | Version 2024-2025  SOMMAIRE 1 Epissage alternatif : Un transcrit primaire peut former plusieurs ARNm différents et donc des protéines différentes. L’épissage pleine longueur correspond à l’épissage le plus fréquent qui produit le transcrit avec tous les exons. Quand chaque couple donneur/accepteur est aussi fort, il y a une alternance, une fois c’est l’un qui est utilisé, une fois c’est l’autre. Dans ce type d’épissage, des exons peuvent être éliminés avec les introns. Les exons supprimés sont présents dans le lasso. Lecomplexe ribonucléique d’épissage a plus d’affinité pour un couple donneur et accepteur d’épissage, elle dépend de la séquence de ces sites, et des protéines qui peuvent s’y fixer Il s’agit d’un mécanisme physiologique et non pathologique. Il permet à partir du transcrit primaire d’obtenir plusieurs transcrits matures différents qui codent pour des protéines différentes Le premieret le dernier exons ne peuvent pas être éliminés par l’épissage alternatif puisque pour éliminer le lasso il faut un exon avant, et un exon après. Version 2024-2025 | UE1 | 27  SOMMAIRE IX. TRANSCRIPTION DES ARN RIBOSOMIQUES Lesribosomes sont des structures de 80S formées de 2 particules : 40S et 60S - L’ARNr 18S forme la petite sous- particule ribosomique - Les ARNr 5S, 5,8S et 28S forment la grande sous-particule ribosomique 3 types Type d’ARN synthétisés d’ARN polymérases Synthétise un transcrit primaire 47S qui, après épissage, forme les ARNr 28S, ARNr 18S I et ARNr 5,8S II Synthétise les transcrits primaires (précurseurs) des ARNm III Synthétise les petits ARN : ARNr 5S 28 | UE1 | Version 2024-2025