Génétique et biologie moléculaire

[Type here]Génétique et biologie moléculaire M. Danger

La traduction

1. Introduction

C’est le dogme central de la biologie moléculaire : AND 🡪 ARN 🡪 Protéine [Transcription 🡪 Traduction].

Les acides nucléiques doivent être transforme en protéine constituée de 4 nucléotides A, C, U et G. On a 20 AA donc on se demande comment cela se faisait.

En 1955 on a découvert la structure de l’ADN

Pour comprendre comment fonctionnait le code génétique, on a essayé de fabriquer des petits ARN avec une seule lettre (poly U). Avec un système de traduction in vitro, système extrait à partir de lapin, on obtient des PhePhePhePhe. Avec cette méthode, on a cherché a décrypter le code génétique.

On peut avoir plusieurs codons pour un même AA. Il doit exister donc une molécule adaptatrice qui permet de faire correspondre a un codon d’un AA 🡪 ARNt : ARN de Transfert.

1. Les ARNt

On a 2 propriétés cruciales :

• Représente 1 AA et son liée de façon covalente a cette AA
• Ils ont une séquence de 3 nucléotides (anticodon) qui est complémentaire du codon 🡪 anticodon permet la reconnaissance du codon par simple apaisement des bases.
• Structure classique des ARNt, c’est la feuille de trèfle. Les ARNt se replie grâce a des appariements intra chaines avec 4 boucles décrites : D-loop, Anticodon loop, Variable-loop (boucle de longueur variable), et T-loop.

De plus, du côté 3’, on retrouve l’AA lié à l’ARNt de façon covalente. Cette liaison se fait sur un hydroxyle du sucre du dernier ribonucléotides et elle se fait soit sur l’hydroxyle en 2’ soit en 3’ de ce ribose.

Parmi les acteurs de la traduction, on a : ARNm, ARNt et le ribosome

1. Les ribosomes

On retrouve 2 sous unités : petites et grosses (50S/30S pou bactéries ; 60S/40S pour les mammifères)

On retrouve de l’ARN et des protéines au niveau de ces ribosomes. ARN a un rôle catalytique qui jouent un rôle plus fonctionnel que les protéines, on le pense aujourd’hui.

[Pour le tableau des tailles des sous unités, ARNr, et protéines, voir tableau pdf cours]

On connait précisément la structure 3D des ribosomes par cristallo [ ?] avec une résolution jusqu’à 2 Angstrom.

On définit différents sites au niveau du ribosome permettant d’expliquer son fonctionnement :

• E : exit
• P : protéine
• A : acides aminés

Le polypeptide en élongation est fixé sur l’ARNt qui occupe le codon du n du ribosome. AU niveau de codon n+1, l’ARNt amené un autre AA (n+1). La grosse sous unité a une activité peptidyltransferase et transfert le nouvel peptide depuis A jusqu’au niveau du site P.

[Voir cours L3 Rouen et YT « transcription mécanisme »]

1. ARNm

On a classiquement une coiffe du côté 5’ pour les ARNm chez les eucaryotes. On a un queue poly A du coté 3’. Entre le codon Start et Stop il s’agit de l’Open Reading Frame (ORF).

1. Les facteurs d’initiation, d’élongation et de terminaison.

Facteurs d’initiation :

3 facteurs d’initiation chez les bactéries IF1, IF2, et IF3.

Chez les eucaryotes, on ajoute un « e » pour « eucaryote » devant le IF1, IF2 et IF3 (on en a plus que les procaryotes).

Facteurs d’élongation :

eEF1

Release factor :

RF

1. Mécanisme moléculaire de la traduction [Voir YT]

1. Initiation de la traduction

• Chez les procaryotes

On a un ribosome au complet (grosse et petite SU), un ARNt chargé avec le bon AA. Pour l’initiation, le bon AA s’agit d’une méthionine.

Comment le commencement se met-il en place ?

On a d’abord la formation d’un premier complexe ou c’est la petite SU qui se met sur le codon Start. On a un ARN particulier qui porte le 1er AA qui serait toujours une méthionine formylée : ARNt initiateur (diffèrent de l’ARNt qui porte la méthionine intra chaine).

Ensuite, la grande SU rejoint le complexe. On pourra ainsi commencer la synthèse car, après translocation on aura le site P qui serait occupé par l’ARNt initiateur avec méthionine ce qui libère le site A pour un 2e codon avec AA numéro 2.

• Chez les eucaryotes

Cela ne se passe pas au niveau du Start mais plutôt au niveau de la coiffe. Donc cela peut être relativement loin du Start. La Coiffe = Cap donc on a une Cap Binding Protéine (CBP) capable de reconnaitre la coiffe. Les facteurs viennent rejoindre l’ensemble : eIF-4a et 4b. Ensuite eIF3 participe à attirer la petite SU et l’ARNt initiateur qui apporte une méthionine non formylée chez les eucaryotes.

Le ribosome, eIF3 ainsi que l’ARNt initiateur vont se lier à ce niveau. Ce complexe va se déplacer le long de l’ARNm. Le ribosome scan l’ARNm de façon à chercher le codon Start (AUG). Une fois retrouvé, lorsque les conditions sont bonnes, il va s’arrêter et il va pouvoir commencer la traduction. On parle du Scanning du Ribosome qui aura lieu lorsque le ribosome est encore constitué seulement par la petite SU. Puis, la grande SU arrive amené par le eIF6.

1. L’élongation de la traduction

Chez les procaryote, premier facteur d’élongation EF-Tu (élongation factor Tu) et chez les eucaryotes eEF-1 (le plus abondant).

Ce sont des GTPases.

Une fois que les EF-Tu, chargé avec l’AA, il amène l’ARNt avec consommation de GTP pour mettre l’AA pour codon correspondante. Lors de l’elongation, on a une succession de consommation de GTP a cause des facteurs d’elongation. Sur l’ARNt en face du codon n+2, on a une autre chaine polypeptidique en elongation. ON doit faire la translocation poiur faire avancer le ribosome d’un cran et de continuer. Cela necessite un autre facteur d’elongation : EF-G chez procaryotes et eEF-2 ches les eucaryotes. Ces facteurs vont permettre la translocation des ribosomes et faire passer au codon n+3. On pense que cette trasnlocation a lieu en 2 etapes :

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