chapitre 8 – la synthèse des protéines et l’expression génétique

Chapitre 8 – La synthèse des protéines et l’expression

génétique

8.1 – Le dogme central et le code génétique

Le dogme central de Crick propose un processus de l’expression génétique en 2 étapes. Ds ce processus : l’info génétique est d’abord transcrite de

l’ADN à l’ARN.puis traduite de l’ARN à la protéine.

L’hypothèse des triplets de code génétiqueLe code doit être composé de « mots » ou« codons » d’un minimum de 3 nucléotides. « Si un nucléotide correspondait à un acide aminé (a.a), le code ne pourrait contenir que 4 a.a. S’il fallait combiner 2 nucléotides pour coder un seul a.a, le code pourrait produire au maximum 42 = 16 combinaisons.

Toutefois, si le code combinait 3 nucléotides pour caractériser un a.a, il y aurait jusqu’à 43 = 64 combinaisons différentes. Ds ce cas, il y aurait de combinaisons pour représenter les 20 a.a. » qui existent. N.B. Les protéines sont faites de 20 a.a différents, ms l’ADN ne contient que 4 nucléotides différents.

Le transfert de l’information génétiqueSelon le dogme central, un brin d’ADN sert d’abord de matrice pour la fabrication d’un brin complémentaire ARN. (matrice = moule « mold ») Le brin d’ARN se déplace ensuite du noyau au cytoplasme. Ds le cytoplasme, il guide la synthèse d’une chaîne polypeptidique. La synthèse d’une mlc d’ARN à partir d’un brin d’ADN s’appelle la transcription. Transcrire le message… copier…

La 2e étape s’appelle la traduction. Ds cette étape le langage préservé ds l’ARN doit être concentré en une séquence des a.a d’un polypeptide pour qu’une protéine soit synthétisée. (fabriqué)

Le code génétique et les codons de l’ARNmLes 3 caractéristiques du code : 1. La continuité : les codes génétiques se lient comme des longues séries de 3 lettres (codons) sans espace, ni ponctuation ou qui ne se chevauchent pas.Chaque séquence de nucléotide a sa propre phrase de lecture.2. La répétition : Le code est répété parce que plusieurs codons différents peuvent coder le même a.a (qui forme nos protéines). (i.e. chaque a.a. est associé à 3 codons en moyenne).

Voir tableau 8.1 – page 254 GAG = glutamine, CAU? histidine3. L’universalité : Le code génétique du tableau 8.1 est le même ds presque tous lesorganismes, des bactéries aux mammifères.

http://www.snv.jussieu.fr/vie/documents/codegenet/index.htm#anim

Sers-toi du tableau 8.1 pour répondre aux questions suivantes :

Quels acides aminés codent chacun des codons suivants ?UUC phénylalanineACU thréonineGCG alanineUAA terminaison (ne code aucun a.a.)

Quels codons pourraient servir de code pour l’acide aminé de la sérine et de l’asparagine?Sérine asparagineUC – U, C, A, G AAUAGC AACAGU

• Découpe la séquence suivante en triplet et nomme chaque triplet.

• UGCUACAUCCAGAACUGCCCCCUGGGC• UGC UAC AUC CAG AAC UGC CCC CUG GGC

8.2 – De l’ADN à l’ARN : la transcription

L’objectif de la transcription est de faire une copie exacte d’un petit morceau du génome d’un organisme. Le processus comporte 4 étapes :1. Initiation2. Élongation3. La terminaison de la transcription4. Le traitement du transcript d’ARNm

1. L’initiation : c’est l’endroit sur la matrice d’ADN original où devra commencer la transcription.

Brin sens : ds un segment d’ADN, c’est un brin qui contient les instructions qui

contrôlent la synthèse des protéines.Brin anti-sens : l’autre brin qui contient la séquence des nucléotides

complémentaires (code rarement une protéine fonctionnelle).

Le processus d’initiation doit :d’abord choisir le bon brin d’ADN qui servira à

synthétiser la mlc d’ARNmcommencer au bon nucléotidese faire ds la bonne direction le long du brin sens.Une séquence de promoteur est une séquence de nucléotide sur l’ADN qui fournit un site de liaison pour l’ARN polymérase (l’enzyme qui synthétise l’ARNm).

Une fois que la mlc de polymérase s’est liée à la mlc d’ADN, elle ouvre une partie de la double hélice et commence à synthétiser un brin d’ARN complémentaire au brin matrice d’ADN. Les séquences du promoteur (codon d’initiation) garantissent que la transcription commence au bon endroit. De plus, elle empêche la ¢ de dépenser de l’énergie à transcrire de l’ADN qui n’a pas d’information codante.

Les séquences du promoteur garantissent aussi que l’ARN polymérase se lie seulement aux parties du génome qui contiennent des gènes.http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

http://www-class.unl.edu/biochem/gp2/m_biology/

animation/gene/gene_a2.html

2. L’élongation : copie le bon nombre de nucléotides de la matrice d’ADN sur une mlc d’ARN particulière appelé ARNm. L’ARN messager est un brin d’ARN qui transporte de l’info génétique à la machine de synthèse des protéines.

Cette étape ressemble à l’élongation d’un nouveau brin d’ADN ds le processus deréplication de l’ADN. L’ARN polymérase va ds ladirection 5’ 3’, et ajoute un nouveau nucléotideau groupement 3’ du nucléotide précédent.L’ARN transcrit seulement un brin de la matriced’ADN. L’ARN polymérase se déplace le long dela double hélice et ouvre une section à la fois.

Ensuite, l’hélice se reforme et le brin d’ARNm se sépare de son brin matrice d’ADN. Ici, l’ARN polymérase n’a pas de fonction de vérification comme l’ADN polymérase et la transcription est beaucoup moins efficace que ds la réplication de l’ADN. Cependant, toutes les erreurs se trouvent ds une protéine qui ne fait pas partie du matériel génétique permanent. (voir fig. 8.8 p 259)

3. La terminaison de la transcription : signale l’endroit où arrêter le processus de copie de façon que la mlc d’ARNm contienne toutes les instructions du gène. Une fois l’initiation de la transcription réussie, l’ARN polymérase continue à se déplacer le long de la mlc d’ADN jusqu’à ce qu’il rencontre un signal de terminaison sur le brin d’ADN non transcrit.

Les séquences de nucléotides des signaux de terminaisons sont très spécifiques. Après, la mlc d’ARNm se sépare de l’ARN polymérase puis les mlc d’ARN polymérase se sépare de la mlc d’ADN.

4. Le traitement du transcript d’ARNm : Enfin le transcript de l’ARNm subit un traitement supplémentaire ou des modifications finales avant d’être transporté du noyau au cytoplasme d’une ¢ eucaryote. La mlc d’ARNm libérée à la fin de la transcription s’appelle précurseur de l’ARNm.

• http://www.biomultimedia.net/archiv/traduc.htm

Le précurseur de l’ARNm subit plusieurs changements avant d’être exporté à l’extérieur du noyau sous forme d’ARNm. Le premier changement arrive à l’extrémité 5’ qui est coiffée d’une forme modifiée de nucléotide G (nommé coiffe 5’). À l’autre extrémité, l’extrémité 3’, une enzyme ds le noyau ajoute une longue suite de nucléotides A (nommé queue poly-A)

La coiffe et la queue ont 3 fonctions :1. protéger la mlc d’ARNm contre les enzymes du

cytoplasme conçu pour décomposer les fragments d’acide nucléique. Plus la queue poly-A est longue, plus l’ARNm est stable.

2. ils servent aussi de signaux qui aident à lier les mlc qui synthétisent les protéines.

3. La queue poly-A aide à transporter la mlc d’ARNm terminée du noyau au cytoplasme.

L’épissage de l’ARNm.L’ARNm ne fait pas la différence entre les introns et les exons quand elle transcrit un gène.

Il faut donc supprimer les parties non codante (introns) en pratiquant l’épissage (couper et coller des parties ensemble).

La mlc qui accomplit cet épissage s’appelle le spliceosome. Il coupe aux extrémités de chaque intron puis épisse (colle) les exons.

RÉSUMÉ…• Tout le gène est transcrit à partir de la matrice de

l’ADN.• Les extrémités de la mlc de précurseur de l’ARNm sont modifiées. Un nucléotide G est ajouté àl’extrémité 5’ (coiffe 5’). Une suite de nucléotides A est ajoutée à l’extrémité 3’ (queue poly-A).

• Les introns sont supprimés et les exons sont épissés les uns aux autres. La mlc d’ARNm terminée est prête pour la traduction. (créer les protéines)

Questions…1. Quel est l’objectif de la transcription?Transcription produit une copie exacte d’une partie du génome d’un organisme.2. Énumère les principales étapes du processus de

transcription ds une ¢ eucaryote.Initiation, élongation, terminaison et le traitement.

3. Explique le rôle des termes suivants :a. Coiffe 5’Protège l’extrémité 5’ de la molécule d’ARNm achevée de toute défectuosité enzymatique ds le cytoplasme et elle sert de signal pour aider à lier les mlc qui synthétisent les protéines.a. Queue poly-Amêmes fonctions que la coiffe 5’, ms à l’extrémité 3’, semble jouer un rôle ds le transport de l’ARNm achevé du noyau au cytoplasme.

c. SpliceosomeCoupe les introns du pré-ARNm et épisse les exons qui restent.

d. Codon de terminaisonLe terminateur est une séquence nucléotidique de l’ADN spécifique qui signale l’ARN polymérase pour arrêter la transcription d’ARN

http://www.wehi.edu.au/wehi-tv/dna/movies/Translation.mov.gz?page=2

8.3 – De l’ARN à la protéine : la traduction

Cette partie se fait en 3 phases : - l’initiation- l’élongation- la terminaison

PHOTOCOPIE...Résumé des principales étapes de la transcription et

de la traduction

A. Un segment particulier d’ADN, identifié par une séquence de promoteur, sert de matrice pour un transcript du précurseur de l’ARNm.B. Les enzymes ajoutent un coiffe 5’ et une queue poly-A au transcript du précurseur de l’ARNm, et le spliceosome épisse les introns.C. L’ARNm terminé passe du noyau au cytoplasme. Ds le cytoplasme, l’unité d’assemblage ribosomique et un ARNt initiateur se réunissent sur le brin d’ARNm.

D. Les enzymes d’activation ds le cytoplasme lient les a.a. à leurs bonnes nucléotides pour produire des aa-ARNt (acide aminé – ARN de transfert)E. Ces mlc d’aa-ARNt vont jusqu’à l’unité d’assemblageribosomique où elles se fixent à des sites de liaison le long du brin d’ARNm. Le ribosome se déplace ensuite le long du brin d’ARNm. Là, il catalyse la formation de liaisons peptidiques le long de la chaîne d’a.a. en développement.

F. Le polypeptide terminé est libéré et l’unité d’assemblage ribosomique se détache.

http://www.wisc-online.com/objects/index_tj.asp?objID=AP1302

Quatre acides nucléiques qui interviennent ds la transcription et la traduction

1. ADN : double hélice qui stocke l’info génétique2. ARNm : simple brin qui transporte l’info génétique

de l’ADN à l’unité d’assemblage des protéines. Chez les eucaryotes, le précurseur doit être traité avant de passer ds le cytoplasme (coiffe5’ et queue poly-A)

3. ARNt : transporte un a.a particulier associé à un codon d’ARNm spécifique au bon site de liaison ds l’unité d’assemblage des protéines.

4. ARNr (ARN ribosomique) : lié avec un complexe de protéines pour former un ribosome (nécessaire pour faire les protéines). Il fournit aussi un site de liaison pour le brin d’ARNm et les mlc d’ARNt.

Page 281#1.Une ¢ utilise seulement une fraction de l’info du

génome.#4. codons = mots avec 3 nucléotides.#6.transcription (ADN est copiée ds de l’ARN

sort du noyau, va à la …) traduction (l’info permet la production d’a.a. protéine).

#8. AGC sérineGUU valineUAU tyrosineAUG méthionine

2. La découverte a permis aux scientifiques de lier la séquence des acides aminés d’une protéine à la séquence des nucléotides situés le long d’une molécule d’ADN. (job spécifique)

4. Codon = groupe de 3 nucléotides6. Pendant la transcription, l’info de l’ADN est copiée

ds la séquence nucléotidique d’une molécule synthétisée d’ARN, qui quitte le noyau. Au cours de la 2e étape (traduction), cette info permet aux acides aminés de donner des protéines.

• http://www.chups.jussieu.fr/polys/biochimie/BMbioch/POLY.TDM.html

• http://www.wehi.edu.au/wehi-tv/dna/movies/Translation.mov.gz

• http://www.dnai.org/a/index.html Choose another module; putting it together (copying the code…)

• http://www.dnai.org/a/index.html (finding the structure)

• http://www.dnai.org/text/mediashowcase/index2.html?id=585

• http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp12/1202001.html

• http://www.ailuropus-mainecoon.com/genetique/synthese_proteine.html

Title

• Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.

• Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.