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La transcription et la Traduction

Synthèse protéique

1) Régulation de la transcription

A un instant donné, dans chaque type cellulaire, seule une fraction des gènes est exprimée.
Chaque type cellulaire est caractérisé par l’expression durable d’un ensemble de gènes qui lui est propre.

Dans la majorité des types cellulaires. Dans certains types cellulaires, dans certaines circonstances.

Nécessité de la régulation de la transcription qui peut prendre place à différents niveaux

1. niveau chromatinien

2. niveau transcriptionnel

3. niveau post-transcriptionnel

1. Niveau chromatinien

a) Remodelage de la chromatine

Le complexe d’initiation de la transcription de la ARN pol II(100 pb) se fixe sur le promoteur minimal. Or l’ADN est compacté, sous forme de chromatine.

Remodelage de la chromatine pour décondenser Ce remodelage a un certain nombre de caractéristiques.

Il y a des enzymes qui interviennent à ce niveau-là: rôle des histones acétyl transférases (HAT).

Enzymes. Le code des histones Chaque histone peut subir des modifications qui vont influencer les autres.

Il existe différentes combinaisons de ces modifications post-traductionnelles des histones: elles forment un code qui traduit l’état de condensation de la chromatine.

b) Méthylation de l’ADN

Modifications épigénétiques: héréditaires et sans modification de la séquence des nucléotides.
Elle se fait uniquement sur les cytosines (donnant les 5-méthyl-cytosines).

Les cytosines qui doivent nécessairement se trouver au niveau. Cette modification va aboutir au recrutement d’histones désacétylases.

c) Z-ADN

Il a certainement un rôle en diminuant l’accessibilité des gènes aux protéines.

2. Niveau transcriptionnel

a) Eléments nucléotidiques cis – éléments protéiques trans: fffrrraa

Les éléments cis sont des séquences nucléotidiques spécifiques, essentiellement en 5’ (en amont) du promoteur minimal du gène.
Ces éléments sont de petite taille (environ 10 Pb comme 1 promoteur ; promoteur minimal = 100 Pb) et capables de réguler avec une grande amplitude l’intensité de transcription d’un gène.

Les éléments cis peuvent être

Souvent les éléments cis ne sont fonctionnels que dans certains tissus: expression tissu-spécifique.
Les éléments nucléotidiques cis nécessitent l’intervention de facteurs protéiques spécifiques de la transcription (≠ des facteurs généraux comme TFII): les éléments trans qui sont des protéines capables de se fixer sur ces éléments cis par une dizaine de pb.

Ceuc sont des protéines qui ont des motifs structuraux spéciaux
Comment interviennent-ils sur un gène

Un signal cellulaire recrute quelques facteurs spécifiques de transcription trans qui se fixent spécifiquement sur les éléments cis « cibles » et interagissent entre eux et avec l’ARN Pol II pour soit l’activer, soit l’inhiber.
Les éléments cis se fixent sur les promoteurs (c’est pour ça qu’ils ont la même taille: 10 Pb) pour les activer ou non. Ces éléments cis seront eux même activés ou non par les éléments trans.
les facteurs spécifiques de transcription tissus spécifiques car eux même activés par un signal cellulaire.

Mais le nombre de facteurs de transcription est très supérieur au nombre de gènes à réguler.
La spécificité de la réponse d’un gène résulte de la « combinatoire » d’un nombre limité de facteurs de transcription interagissant avec ce gène.

b) Régulation transcriptionelle par le choix du promoteur

Certains gènes possèdent plusieurs promoteurs de force inégale et plusieurs sites d’initiation de la transcription.
Le choix du promoteur dépend de facteurs de transcription qui ne sont exprimés que dans certains tissus.

Exemple: Le gène de l’α-amylase qui possède 2 promoteurs P1 et P2.
P1 est fonctionnel dans les glandes salivaires, très actif (transcription: beaucoup d’ARNm et beaucoup d’enzymes).
P2 est fonctionnel dans le foie, peu actif (transcription: peu d’ARNm et peu d’enzymes).

Rappel: le nombre de facteurs spécifiques trans + facteurs cis sont plus nombreux que gènes à réguler.

3. Niveau post-transcriptionnel: (piège avec traductionnel possible)

a) Régulation de la durée de vie des ARNm

Les ARNm ne sont pas des molécules pérennes: elles ont une durée de vie limitée.

La régulation de la durée de vie des ARNm.

b) Modifications éditoriales de l’ARNm:

L'additions, la suppression ou la substitution d’un ou plusieurs nucléotides ARNm dont la séquence des nucléotides diffère de celle prédite par le gène.
Dans le noyau cellulaire, un tissu-spécifique, un même gène ARNm différents selon les tissus. Des protéines différentes selon les tissus.

c) Epissage alternatif

Un même transcrit primaire peut être différemment épissé selon le type cellulaire, son stade de développement, un tissu-spécifique.

Un même gène ARNm différents selon les tissus, Des protéines différentes selon les tissus.

Chez l’homme: environ 24-26 000 gènes mais environ 100 000 protéines. Soit 60% des gènes humains.
A partir d’un nombre donné de gènes codants pour des protéines la diversité des protéines est créée par des combinaisons associant épissage alternatif et pro moteur alternatifs en particulier.

La Traduction

I. Définitions

II. Eléments nécessaires à la traduction

III. Caractéristiques du code génétique

IV. Mécanismes de la traduction

V. Régulation de la traduction

I. Définitions

Traduction: Synthèse d’une protéine = assemblage, sous forme d’une structure primaire, d’acides aminés, déterminé par l’information contenue dans les codons successifs de l’ARNm à partir d’un ARNm.
Le codon est la suite ordonnée (séquentielle) de 3 nucléotides de la séquence d’un acide nucléique et porte l’information génétique pour un acide aminé.

II. Eléments nécessaires à la traduction

1. ARNr

L'ARNr est le support de la synthèse des protéines: Attention on peut dire que les ARNr ou les ribosomes ont 2 sous unités.
40 S (1500 nucléotides/30 protéines): site pour la fixation de l’ARNm, l’ARNt et les facteurs protéiques.

60 S (4000 nucléotides/49 protéines): site catalytique pour la synthèse de la liaison peptidique.

2. ARNm

Les codons de l’ARNm déterminent par leur séquence l’ordre d’enchaînement des acides aminés dans les protéines. Mais ne reconnaissent pas directement les AA et ne permettent pas la liaison des AA entre eux ARNt = rôle d’intermédiaire.

3. ARNt

Ils apportent les acides aminés.
Liaison acide aminé – ARNt: il existe 20 aminoacyl ARNt synthétases. Chacune d’elle reconnaît spécifiquement 1 acide aminé et assure la liaison sur l’ARNt.
Ils possèdent une double spécificité vis-à-vis de L’AA et de l’ARNt.
exactitude de la traduction.
Active l’AA au dépend de l’ATP, liaison AA-AMP riche en Energie.
Transfère L’AA activé sur l’ARNt, liaison AA-ARNt riche en énergie.

III. Caractéristiques du code génétique

Le code génétique est la correspondance entre les codons et les acides aminés.

1. Universalité

2. Dégénérescence

Il y a 64 codons.

3. Non ambiguïté

Le cadre de lecture.

IV. Mécanismes de la traduction

1. Initiation de la traduction

1) Activation de 40 S: la fixation d’eIF 3 sur 40 S va l’activer
2) Activation de l’ARNt initiateur: par eIF-2-GTP
3) Association de l’ARNt-i et 40 S (toutes les 2 activées site A): eIF-4C est mis en jeu
4) Recrutement de l’ARNm
Structure de 40 S

40 S peut se fixer sur 2 sites adjacents pour la fixation des ARNt.

5) L’ARNt initiateur se positionne sur le site P de 40 S
Il y a 2 sites adjacents sous la sous unités 40S

2. Elongation de la traduction

1) Recrutement de l’ARNt
2) Liaison peptidique

60 S = ribozyme catalyse la liaison: catalyse l’activité enzymatique peptidyl transferase.

Entre le COOH

De la Méthionine initiale ou du dernier acide aminé fixé sur le peptide en cours de synthèse sur le site P.

et le NH2 de l’acide aminé sur le site A

La sous-unité 60 S est un ribozyme: c’est le seul exemple d’une activité catalytique de l’activité peptidyl-transférase.

3) Translocation

3. Fin de la traduction

Le site A se positionne sur le codon stop non traduit de l’ARNm qui est reconnu par eRF (eukaryotic Release Factor). clivage de la liaison entre le peptide et l’ARNt du site P.
Aissociation des sous-unités du ribosome par EiF5 le peptide est libéré.

4. Polyribosomes ou « polysomes » = succession de ribosomes sur 1 ARNm

Dans la cellule, l’ARNm qui vient d’être libéré est aussitôt après utilisé pour à nouveau être traduit.
Un même ARNm sert à la synthèse de très nombreux exemplaires d'une même protéine avant d'être dégradé: amplification à la traduction.
Synthèse de chacune des protéines: ≈ 20 secondes à quelques minutes.

V. Régulation de la traduction

C’est surtout la transcription qui va tout réguler et qui sera le plus régulée.

VI. Synthèse protéique: bilan énergétique

1. Transcription

Allongement d’un nucléotide sur le transcrit primaire = 1 nucléoside triphosphate

2. Traduction

Initiation
Fin de la traduction

La traduction consomme en réalité beaucoup plus d’énergie que la transcription: chaque ARNm transcrit est traduit en des centaines, voire des milliers de protéines.
La synthèse protéique consomme beaucoup plus d’énergie que n’importe quelle autre voie métabolique.

RESUME: 100 000 protéines mais 24 000 gènes.

Enseignement transcription et Traduction pour la faculté de médecine