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Du gène à la protéine Campbell, 4ème édition, chapitre 17
Automne 2013, 101-NYA-05
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 1
Objectif général à l’issue de ce cours
Schématiser les principales étapes de la synthèse des
protéines en identifiant les compartiments cellulaires
où chacune se déroule et en situant le rôle fondamental
de l'expression génique dans l'ensemble du métabolisme
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Du gène à la protéine… en détail !
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Partie 1
Transcription
Initiation
Élongation
Terminaison
Modifications
Maturation
Coiffe
Queue poly-A
Épissage
Partie 2
Le code génétique
Les codons (ARNm)
Triplets de nucléotides
Cadre de lecture
Traduction
Initiation
Élongation
Terminaison
Modifications post-
traductionnelles
Suite…
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Partie 3
Mutations
Substitution d’une paire de nucléotides
Mutation silencieuse
Faux-sens
Non-sens
Insertions ou délétions d’une paire de nucléotides
Insertion d’une paire de nucléotides (non-sens immédiat)
Délétion d’une paire de nucléotides (long faux-sens)
Délétion d’un triplet de nucléotides
Agents mutagènes
Partie 1
Transcription et modifications post-transcriptionnelles
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Différences : Procaryote / Eucaryote
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Nous regarderons en détail les
étapes chez les cellules eucaryotes
Vidéos récapitulatifs
Transcription et modifications post-transcriptionnelles
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Transcription (Initiation, Élongation, Terminaison)
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Transcription (Initiation) en 3 sous-étapes
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Boîte ‘’TATA’’
7 nucléotides : Thymine et Adénine
Séquence spécifique de l’ADN où se fixera la polymérase.
Fixation au promoteur en AMONT du gène à transcrire
Promoteur = point de départ de la transcription.
Transcription (Initiation)
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Facteurs de transcription
Intermédiaires permettant à
l’ARN polymérase de
reconnaître la boîte ‘’TATA’’.
Se fixent au promoteur
Recrutement de l’ARN
polymérase
Transcription (Initiation)
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Différents facteurs de
transcription se joignent
pour former le complexe
d’initiation
Déroulement de l’ADN
(relâchement)
Début de la transcription
sur le brin matrice
Transcription (Élongation)
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Déroulement du double
brin d’ADN
Élongation (Ajout de 10 à
20 nucléotides) dans le
sens 5’ – 3’
Une fois le brin d’ARN
synthétisé, l’ADN déroulé
se reconstitue
Transcription (Terminaison)
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L’ARN polymérase se détache avec l’aide de certaines
protéines (facteurs de transcription)
Après avoir transcrit une séquence spécifique d’ADN
‘’Polyadénylation’’
Se retrouvera sur l’ARN prémessager
Modifications post-transcriptionnelles
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Coiffe 5’ et Queue Poly-A
Protège l’ARN de la dégradation, facilite le transport hors du noyau et aide à la fixation des ribosomes à l’extrémité 5’
UTR : ‘’UnTranslated Region’’
Éléments stabilisateurs de l’ARN et reconnaissance des ribosomes
Modifications post-transcriptionnelles (suite)
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Exons (rappellez-vous : Exprimer / Exporter / Extérieur)
Parties codantes de l’ARN
Introns
Parties non-codantes de l’ARN : Régulation de l’expression génique
Épissage
Modifications post-transcriptionnelles (suite)
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Formations du complexe
d’épissage entre différentes
protéines nucléaires (pRNPn)
Appariement le long des introns
Libération des introns
Ligation des exons
Modifications post-transcriptionnelles (suite)
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Une protéine est une architecture
modulaire codée par les exons
Ces domaines peuvent avoir des
fonctions différentes au sein de
la protéine… ex :
Site de clivage enzymatique
Site de phosphorylation
La représentation tri-
dimensionnelle du polypeptide
dépend de sa séquence en a.a
Vidéos récapitulatifs
Transcription et modifications post-transcriptionnelles
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Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription
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Dans les cellules eucaryotes, la transcription ne peut
commencer tant que :
a) les deux brins d’ADN ne se sont pas complètement
séparés pour exposer le promoteur.
b) plusieurs facteurs de transcription ne sont pas liés au
promoteur.
c) la coiffe 5’ n’a pas été enlevée de l’ARNm.
d) les introns d’ADN n’ont pas été enlevés de la matrice.
e) les introns d’ADN n’ont pas été ajoutés à la matrice.
Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription
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Parmi les affirmations suivantes concernant la maturation de l’ARN, laquelle est fausse ?
a) Les exons sont coupés et hydrolysés avant que l’ARNm ne quitte le noyau.
b) Les nucléotides peuvent être ajoutés aux deux extrémités de l’ARN.
c) Le brin codant de l’ADN peut jouer un rôle dans l’épissage de l’ARN.
d) L’épissage de l’ARN peut être catalysé par les complexes d’épissage.
e) L’ARN pré-messager est souvent beaucoup plus long que la molécule d’ARNm qui finit par sortir du noyau.
Fin de la première partie Exercice récapitulatif : Transcription
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Élaborez une séquence possible de nucléotides que vous lirez sur le brin non-codant (5’ → 3’) de la matrice d’ADN qui produit chacun des ARNm suivant :
a) 5’-UUUGGGAAA-3’
5’-TTTGGGAAA-3’
b) 5’-GAACCCCUU-3’
5’-GAACCCCTT-3’
c) 5’-AAAACCUUU-3’
5’-AAAACCTTT-3’
d) 5’-CUUCGGGAA-3’
5’-CTTCGGGAA-3’
e) 5’-AAACCCUUU-3’
5’-AAACCCTTT-3’
Partie 2
Le code génétique et la traduction
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Ce que nous avons vu jusqu’à présent
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Réplication
ADN (noyau)
ADN (noyau)
Amorce ARN ADN primase (5’-3’)
ADNpol III 5’ – 3’ (3’-OH libre)
ADNpol I
Ligase
Transcription
ADN (noyau)
ARN pré-m. (noyau)
2 maturations
- coiffe + queue polyA
- épissage (exons/introns)
ARNm (cytoplasme)
Maintenant…
Traduction
ARNm (cytoplasme)
Protéine (cytoplasme
et RE)
Modifications (RE
et Golgi)
ARNpol II
Ribosomes
Le code génétique
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Fonctionne en triplets !!!
Chaque triplet se nomme :
Codon
Chaque codon correspond :
Acide aminé
Décryptons ce code !!!
Le code génétique : les codons pour l’ARNm
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Codons importants
Départ
AUG : code pour la méthionine chez les eucaryotes
Arrêt
UAA
UAG
UGA
Les autres codons ne sont pas à retenir, mais sachez retrouver les a.a correspondants
Traduction (Principe)
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Synthèse d’une protéine à
partir de l’ARNm
Chaque ARNt porte un anti-
codon à la base
Chaque anti-codon est
complémentaire au codon
présent sur l’ARNm
Ajout de l’acide aminé à l’autre
extrémité de l’ARNt
Correspond au codon sur l’ARNm
Structure de l’ARNt
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Même structure pour tous les ARNt
Certaines bases azotées sont modifiées (différentes de celles que nous avons vues)
Possède 4 bras et 3 boucles
Présence des liens hydrogènes stabilisant la structure ‘’en épingle’’
Site de liaison à l’acide aminé Correspondant au codon sur l’ARNm
Codon et anticodon sont complémentaires et antiparallèle
Le ribosome (structure tridimensionnelle)
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En forme de Whippet !!!
Miam miam !!!
Voyons les structures de
façon plus schématisée
Le ribosome (schématisé)
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Site A : Région d'arrivée de l'ARNt avec l'acide aminé à ajouter
Site P : Région de transfert de l’acide aminé à la chaîne polypeptidique
Site E : ‘’Exit’’ Région où l’ARNt se détachera du complexe
Tunnel de sortie du polypeptide
Traduction (Initiation)
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Reconnaissance d’une
séquence spécifique sur
l’ARNm et fixation à la
petite sous-unité ribosomale
Premier ARNt apporte
l’acide aminé initiateur AUG
Assemblage complet du
ribosome avec l’aide de
facteur d’initiation
Traduction (Élongation)
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 31
Reconnaissance
Formation de la
liaison
Translocation
(déplacement du
site A vers P)
Détachement de
l’ARNt
Traduction (Terminaison)
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 32
Vidéo récapitulatif
Traduction
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 33
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Polyribosome / Polysome
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 34
Transcription et traduction
simultanées chez les
bactéries, mais pas chez les
eucaryotes… Pourquoi ?
Permet de créer rapidement
les protéines dont les
bactéries ont besoin
Polyribosome /
Polysome
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 35
Modifications post-traductionnelles
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 36
Ajout de lipides,
glucides, phosphate…
Vision globale de la
transcription et
traduction
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 37
Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 38
Parmi les affirmations suivantes concernant le codon,
laquelle est fausse ?
a) Il est formé de trois nucléotides.
b) Il peut coder pour le même acide aminé qu’un autre
codon.
c) Il ne code jamais pour plus d’un acide aminé.
d) Il s’allonge à partir de l’une des extrémités de la
molécule d’ARNt.
e) C’est l’unité fondamentale du code génétique.
Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction
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L’anticodon d’une molécule d’ARNt :
a) et le codon correspondant sur l’ARNm sont complémentaires.
b) et le triplet correspondant sur l’ARNr sont complémentaires.
c) est la partie de l’ARNt qui se lie à un acide aminé spécifique.
d) peut être modifié, selon l’acide aminé qui se lie à l’ARNt.
e) reconnait spécifiquement le codon complémentaire sur l’ADN.
Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Traduction
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 40
5. Quelle est la composante qui n’intervient pas directement dans le mécanisme appelé traduction ?
a) L’ARNm.
b) L’ADN.
c) L’ARNt.
d) Les ribosomes.
e) La GTP.
Fin de la deuxième partie Exercice récapitulatif : Transcription et Traduction
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ADN (3' - 5') A A A A
ADN (5' - 3') T C T C T C G
ARNm (5' - 3') G G G A
Protéine
Il est maintenant temps de vous pratiquer !
ADN (3' - 5') T A C A A C G A A C G A A C G A C T
ADN (5' - 3') A T G T T G C T T G C T T G C T G A
ARNm (5' - 3') A U G U U G C U U G C U U G C U G A
Protéine ----MET LEU ALALEU CYS
Partie 3
Mutations
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Mutations
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 43
Mutations
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 44
Mutations
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 45
Mutations
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 46
Anémie falciforme / Drépanocytose Substitution d’une paire de nucléotides de l’ADN
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 47
Apparence des globules rouges
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 48
Globules rouges normaux et
en forme de faucille
50 millions de personnes
atteintes dans le monde
Présente surtout chez la
population africaine
Protection contre la malaria
« Sélection naturelle » contre
l’agent infectieux : Plasmodium http://en.wikipedia.org/wiki/File
:Sicklecells.jpg
Mutagènes
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 49
Agents chimiques ou physiques qui interagissent avec
l’ADN et provoquents des changements (mutations)
Rayons hautement energétiques : Rayons X, UV.
Molécules réactives imitant les bases azotées de notre ADN.
Ex : Traitement contre les virus
Fin de la matière pour le cours : Du gène à la protéine
2013-10-28 © José-B. L'Abbée, M.Sc. 50
Mon site web est mis à jour avec le nouveau contenu.
Si vous avez des questions, n’hésitez pas à passer au
bureau ou m’envoyer un courriel.
