termes clés de biologie moléculaire

8/14/2019 termes cls de biologie molculaire

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Isabelle Quinkal INRIA Rhne-Alpes Septembre 2003

Quelques termes-clef de biologie molculaireet leur dfinition

Isabelle Quinkal

INRIA Rhne-AlpesSeptembre 2003

Acide amin (AA)

Petite molcule dont lenchanement compose les protines - on dit quune protine est unpolymre dacides amins (les monomres). Il existe 20 acides amins diffrents utiliss pourfabriquer les protines.

Acide nucliquePolymre form par lenchanement de nuclotides. Les acides nucliques jouent un rlefondamental dans le stockage, le maintien et le transfert de linformation gntique. Il existedeux types dacide nuclique : lacide ribonuclique (ARN) et lacide dsoxyribonuclique(ADN).

Acide dsoxyribonuclique (ADN)

Support biochimique de linformation gntique chez tous les tres vivants ( lexception dequelques virus qui utilisent lARN). Principal composant des chromosomes, lADN se

prsente le plus souvent sous forme de deux longs filaments (ou chanes) torsads lun danslautre pour former une structure en double hlice. Chacune de ces chanes est un polymreform de lassemblage de quatre nuclotides diffrents, dsigns par linitiale de la baseazote qui entre dans leur composition : A (Adnine), C (Cytosine), G (Guanine) et T(Thymine).

Acide ribonuclique (ARN)

Dans les cellules, on distingue plusieurs types dARN suivant leur fonction. Les trois typesprincipaux sont : lesARN messagers, lesARN de transfertet lesARN ribosomaux. LARN est

un acide nuclique constitu dune seule chane de nuclotides, de structure analogue cellede lADN. Il existe cependant des diffrences chimiques entre ces deux acides nucliques quidonnent lARN certaines proprits particulires. LARN est produit par transcription delADN.

ARN messager (ARNm)

Photocopie du gne, il sert transfrer linformation gntique de son lieu de stockage (lechromosome) jusquau lieu de synthse des protines (les ribosomes). Les ARNm des celluleseucaryotes doivent subir une maturation, comprenant souvent un processus dexcision deleurs introns et dpissage de leurs exons avant leurtraduction en protines.


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ARN ribosomal (ARNr)

Constituant principal des ribosomes, la machinerie cellulaire o a lieu la traduction enprotines de linformation contenue dans lesARNm.

ARN de transfert (ARNt)

Petits ARN responsables du transport des acides amins jusquaux ribosomes lors de latraduction des ARNm : chaque ARNt transporte un acide amin, de faon spcifique. Sasquence comporte une srie de trois nuclotides, nomme anticodon, qui reconnat le codon(cf code gntique) correspondant lacide amin quil transporte.

Code gntique

Systme de correspondance permettant de traduire une squence dacide nuclique en

protine. Dans ce systme, un triplet de nuclotides, ou codon, dsigne un acide amin.Comme il existe 4 nuclotides, il y a 4x4x4 = 64 codons diffrents. un codon donncorrespond un seul et unique acide amin. Par contre, il nexiste que 20 acides aminsdiffrents dans les protines, cest pourquoi plusieurs codons peuvent dsigner un mme acideamin on dit que le code gntique est redondant.

Certains de ces 64 codons ne dsignent aucun acide amin. Ces triplets non-sens indiquent la machinerie cellulaire la fin de la lecture de linformation contenue dans les gnes, et

provoquent larrt de fabrication des protines. On les appelle codons STOP.

Tous les tres vivants ( quelques variantes prs) possdent le mme code gntique : il est

universel.

pissage

Sapplique auxgnes mosaques des eucaryotes : mcanisme consistant, sur lARN messagerqui vient dtre transcrit, liminer (exciser) les introns et runir (pisser) les exons entre eux.Le produit de lpissage est un ARN messagermature, prt tre traduiten protine.

Eucaryotes / procaryotes

Lensemble des organismes vivants peut tre class en trois grands groupes : les eucaryotes,les eubactries, les archaebactries. A lintrieur de chacune de leurs cellules, les eucaryotes possdent un noyau : petit sac entour dune membrane semi-permable renfermant leschromosomes. LHomme, ainsi que les animaux, les plantes et les champignons, sont deseucaryotes. Les eubactries et les archaebactries ne possdent pas de vrai noyau, mais unestructure beaucoup plus simple, non entoure dune membrane. Cest de ce proto-noyau que vient le nom gnrique qui les dsigne : procaryotes.Exon / intron / gne mosaque

Chez les eucaryotes, les gnes sont le plus souvent constitus de deux types de squencenuclotidique : lune est dite codante et lautre non codante. Les parties codantes, appelesexons, portent linformation qui sera directement utilise pour fabriquer les protines. Entre

les exons se trouvent les introns, non lus lors de la traduction. Du fait de cette dispositionalterne exon/intron, on emploie lexpressiongne mosaque.


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Fonctions dune protine

Rles remplis par une protine. Ces fonctions sont trs varies et permettent de classer lesprotines : les protines de structure sont comparables des briques cellulaires (ex : lecollagne) ; les protines de transport sont charges du transport dautres molcules dans

la cellule ou entre les cellules dun organisme (ex : lhmoglobine transporte loxygne) ; lesenzymes permettent dacclrer les ractions chimiques ncessaires la vie (ex : la glucose 6

phosphatase initie la dgradation du glucose, notre principale source de lnergie cellulaire) ;les protines de limmunit (ou anticorps) contribuent la dfense de notre organisme. La

structure tridimensionnelledune protine est lun des lments qui dtermine sa fonction.

Gne

Fragment dADN portant les informations ncessaires la fabrication dune ou plusieursprotine(s). Un gne comprend la squence en nuclotides qui sera transcrite puis traduite enacides amins, mais aussi des squences permettant de rguler cette fabrication de protine enfonction des conditions cellulaires. La longueur dun gne peut varier de quelques centaines,

plus dun million de nuclotides.

Gnome

Ensemble de linformation gntique dun organisme. Une copie du gnome est prsente danschacune de ses cellules. Le gnome est transmis de gnration en gnration. Par extension, legnome se rfre aussi au support physique de cette information gntique, cest--dire lamacromolcule dADN.

Gnomique

tude desgnomes. Son objectif est de squencer lADN dun organisme et de localiser surcelui-ci tous les gnes quil porte, puis de caractriser leurs fonctions.

Gnomique fonctionnelle ( post-gnomique )

tude de la fonction desgnes par analyse de leur squence et de leurs produits dexpression :les ARNm (transcriptome) et les protines (protome). Elle sintresse leur mode dergulation, et leurs interactions. Lanalyse des protines peut aller jusqu la dtermination

de leur structure tridimensionnelle.Hybridation

Proprit caractristique et essentielle des molcules dacides nucliques, qui leur confre leurcapacit de transfert de linformation. Deux chanes (ou brins) ont tendance sapparier pourformer des doubles brins (ADN/ADN, ADN/ARN ou ARN/ARN), selon un mcanismerappelant celui dune fermeture clair. Il faut pour cela que les nuclotides qui les composentsoient complmentaires, cest--dire quen face dun nuclotide (A) se trouve un (T) ou un(U), et en face dun (C) se trouve un (G), et rciproquement.


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Cette proprit intervient lors de la rplication, de la transcription et de la traduction. Cest par ailleurs sur lhybridation que sont bass les principes de nombreuses techniques debiologie molculaire (squenage,puces ADN)

Macromolcule

Molcule gante dont la masse molculaire est de plusieurs milliers de daltons (le dalton estlunit utilise pour dcrire la masse dune molcule. Il correspond la masse dun atomedhydrogne soit 1,6610-24 g). Lesprotines et les acides nucliques (ADN et ARN) sont desmacromolcules.

Maturation (des ARN messagers)

Ensemble des modifications des ARNm pralables leur traduction. Lpissage est un desprocessus de maturation des ARNm.

Nuclotide

Motif structural de base (monomre) des acides nucliques, form de lassemblage deplusieurs molcules : un sucre (ribose pour lARN, dsoxyribose pour lADN), un acidephosphorique et une base azote (dans le cas de lARN cette base peut tre lAdnine - A, laCytosine - C, la Guanine - G ou lUracile - U ; idem dans le cas de lADN, except quelUracile est remplac par la Thymine - T).

Polymre

Macromolcule rptant un mme motif structural appel monomre. Les protines sont despolymres dacides amins, les acides nucliques sont des polymres de nuclotides.

Promoteur

Courte squence spcifique dADN, situe au dbut des gnes, sur laquelle se fixe lenzymequi effectue la transcription (lARN polymrase). Etant ncessaire pour que la transcriptiondbute, le promoteur est indispensable au fonctionnement dun gne.

Protine

Lun des quatre matriaux de base de tout organisme, avec les glucides, les lipides et lesacides nucliques. Les protines sont formes dun enchanement spcifique dacides amins(de quelques dizaines plusieurs centaines).

Protome / protomique

Le protome est lensemble des protines produites partir du gnome dun organisme.Comme le transcriptome, le protome nest pas identique dans toutes les cellules dunorganisme donn.La protomique est ltude du protome, dans le but de dterminer lactivit, la fonction et lesinteractions des protines, et cela dans diverses conditions.


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Puce ADN

Technologie employe dans ltude du transcriptome et base sur la capacit des molculesdADN et dARN shybriderentre elles. De courtes squences dADN connues sont fixes

sur des supports dune surface de lordre du centimtre carr : les puces. Elles sont mises enprsence dun mlange dARN de squences inconnues. Le systme est conu de sorte nedtecter que les paires dADN/ARN qui se sont hybrides. On en dduit les squences desARN prsents dans le mlange tudi.

Rplication

Mcanisme de synthse de lADN permettant de transmettre linformation gntique dunecellule ou dun organisme sa descendance. Chaque molcule-fille dADN est constituedun brin de la molcule-mre, qui sert de modle un nouveau brin. Ceci conduit la

duplication des molcules dADN de tout le gnome.

Rseau de rgulation

Interactions complexes entre les gnes et leurs produits (ARN et protines) rgissant lactivitde la cellule afin de lui permettre de sadapter en permanence aux variations de sonenvironnement. Il existe de vritables cascades dinteractions, faisant souvent intervenir des

boucles de rtroaction positive et ngative.Exemple : les gnes bactriens lacZ lacY et lacA, localiss cte cte sur le gnome, codent

pour 3 enzymes impliques dans le transport et la digestion du lactose. En absence de lactose,une protine rpresseur empche la synthse de ces 3 enzymes. En prsence de lactose, unemolcule drive du lactose se fixe sur le rpresseur, activant la synthse des 3 gnes. Lelactose peut alors tre utilis par la cellule.

Ribosomes

Machinerie cellulaire, constitue de protines et dARN (les ARNr), responsable de latraduction des ARNm.

Squence / squenage

La squence est lordre denchanement des lments qui composent les acides nucliques oules protines : respectivement nuclotides ou acides amins. La squence dune protine estdicte par celle de son gne.Le squenage consiste, par des mthodes chimiques ou de biologie molculaire, dterminerlordre des nuclotides de lADN ou des acides amins des protines.

Signaux de rgulation

Squences nuclotidiques spcifiques sur lesquelles viennent se fixer des protines quiprovoquent ainsi lactivation ou la rpression de lexpression des gnes.


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Structure dune protine

Toute protine existe sous une conformation dfinie par diffrents niveaux structuraux. Lasquence des acides amins lis dans la chane polypeptidique constitue lastructure primairede la protine. Cette squence est pleinement dfinie par lADN de la cellule.

Lastructure secondaire est un premier niveau de repliement, adopt par des portions de laprotine, rsultant dinteractions entre des acides amins voisins sur la chane. Deux motifs derepliement caractristiques peuvent ainsi se former : des hlices (dites hlices a) ou desfeuillets (dits feuillets b), runis par des boucles ou des demi-tours.

La structure finale, cest--dire lorganisation des lments de la structure secondaire entreeux est appelestructure tertiaire. Cest la forme que prend la protine dans lespace. Elle estdue des interactions entre acides amins loigns sur la chane peptidique, qui se retrouvent

proches dans cette structure tridimensionnelle.

Certaines protines, complexes, sont constitues de plusieurs sous-units (plusieurs chanes protiques). La structure quaternaire est larrangement spatial de ces diffrentes units,ncessaire lactivit de lensemble.

Traduction

tape de la synthse (fabrication) des protines au cours de laquelle le brin dARN messagerobtenu lors de la transcription est converti en une chane dacides amins qui donnera une

protine. Les ARNm procaryotes sont traduits tels quels, les ARNm eucaryotes subissent unematuration pralable.

Transcription

Processus de fabrication dun ARNm partir de la squence codante dun gne qui sert demodle. Lenzyme responsable de cette raction est appele ARN polymrase.

Transcriptome

Ensemble des ARN messagers transcrits partir du gnome. Comme le protome, il varie aucours du temps et dune cellule lautre dun organisme.

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