Aucun titre de diapositive

1
LA SYNTHÈSE DES PROTÉINES
2
La transcription
Information dans le noyau (sous forme
d'ADN) Synthèse des protéines dans le
cytoplasme (au niveau des ribosomes du réticulum
endoplasmique)
L'ADN ne sort pas du noyau. L'information passe
dans le cytoplasme sous forme d'une copie
l'ARNm.
ARN Acide RiboNucléique
3
ARN diffère de l'ADN
Sucre des nucléotides ribose et non
désoxyribose comme dans lADN doù le nom ARN,
acide ribonucléique.
Ribose
Désoxyribose
4

• La base azotée thymine (T) remplacée par
  Uracile(U) (U peut s'apparier à A)
• Une seule chaîne de nucléotides
• Molécules plus courtes et plus instables que l'ADN

5
Première étape de la synthèse d'une protéine
copie du gène (ADN) en une molécule d'ARNm
transcription
Ribonucléotides libres
6
3
5
5
3
Copie du gène en ARN ARNm (ARN messager)
7
Synthèse de l'ARNm se fait grâceà l'enzyme ARN
polymérase
Lenzyme assemble le brin dARN dans la
direction 5 3 (comme lADN polymérase)
Vitesse de la synthèse 60 nucléotides / s
8
ARN polymérase se fixe à lADN au niveau dune
courte séquence d'ADN placée juste avant le début
du gène promoteur
Le promoteur indique

• Le début du gène à transcrire en ARNm (où lARN
  polymérase doit se fixer sur lADN)
• Quel brin dADN doit être transcrit

9
Le promoteur des eucaryotes contient une séquence
de nucléotides faite uniquement des bases A et
T. Le plus souvent cest la séquence TATAAATA
Cette séquence est appelée TATA box (elle est
située sur le brin 5-3 à environ 25 nucléotides
avant le début du gène).
Une protéine, appelée facteur de transcription,
reconnaît la TATA box et sy fixe. Il se forme
alors un complexe protéique par lajout dautres
protéines dont lARN polymérase II qui peut alors
commencer son travail de transcription du brin
3-5
10
Plusieurs ARN polymérases II peuvent
 travailler  en même temps, les unes derrières
les autres, sur le même brin dADN. Il peut donc
se former plusieurs copies d'ARN en même temps
11
La traduction
La synthèse de la protéine (assemblage des acides
aminés) se fait au niveau des ribosomes
12
Les ribosomes
Plus petites structures cellulaires visibles au
microscope électronique seulement.
13
Chaque unité formée d'un mélange d'ARN ( ARNr)
et de protéines ( 60 ARNr et 40 protéines).
Les sous-unités sont synthétisées dans le ou les
nucléole(s) du noyau (les nucléoles sont des
points plus sombres visibles au microscope dans
le noyau) .
14
ARNr synthétisé comme l'ARNm à partir de gènes
spéciaux (ADN). Ces gènes existent en des
centaines de copies dans le génome.
Donc, certains gènes ne codent pas pour des
protéines. Cest le cas de ces gènes qui servent
à produire les ARNr
15
Pour synthétiser la protéine, il faut

• ARNm information (la recette)
• Ribosome machine à assembler les acides aminés
• Acides aminés pièces de construction
• ARNt (ARN de transfert) molécules qui
  transportent les acides aminés du cytoplasme au
  ribosome où ils sont assemblés en protéine.

16
L'ARN de transfert (ARNt)
ARNt brin d'ARN qui se replie sur lui-même pour
former une structure en 3D
17
Deux zones importantes sur l'ARNt
Extrémité 3' (se termine par CCA) peut se lier
à un acide aminé
N.B. certains nucléotides sont exotiques
(différents des 4 habituels). I, par exemple
"inosine" un dérivé de l'adénine. I peut
s'apparier avec U, C ou A.
Anticodon zone formée de trois nucléotides
pouvant se lier à l'ARNm
18
Chaque ARNt est caractérisé par son anticodon.
Un ARNt ne transporte pas n'importe quel acide
aminé ça dépend de l'anticodon
Ex. ARNt AAA transporte toujours l'acide aminé
PHE ARNt GAU transporte toujours l'acide aminé LEU
L'acide aminé est attaché au bon ARNt par
l'enzyme aminoacyl-ARNt synthétase
19
Il existe plusieurs sortes daminoacyl-ARNt
synthétase. Chacune peut attacher un acide aminé
particulier à un ARNt particulier.
Lenzyme unit lacide aminé à lARNt
20
Chaque ARNt est synthétisé comme l'ARNm à partir
de gènes spéciaux de l'ADN (encore des gènes qui
ne codent pas pour des protéines)
21

• N.B.
• Un gène peut coder pour la synthèse d'une
  protéine
• Un gène peut coder pour la synthèse d'un ARNr ou
  ARNt (ces gènes existent en des milliers de
  copies dans le génome)

DONC, gène brin d'ADN qui est copié en ARN
22
Mécanisme de la traduction
Le brin d'ARNm s'attache au ribosome. En fait,
il sattache dabord à la petite unité. Cest à
ce moment que la grosse unité vient se fixer.
Donc, les deux unités ne sassemblent que
lorsque lARNm se fixe à la petite unité.
Deux ARNt peuvent se fixer par leur anticodon sur
lARNr au niveau du ribosome (un sur la zone
appelée site P et lautre sur la zone appelée
site A).
23
LARNt à lanticodon UAC se fixe sur le codon
AUG. Lanticodon UGC se fixe sur le codon ACG
Liaison codon-anticodon de deux ARNt (il y a deux
sites de liaison sur le ribosome).
Chaque ARNt se fixe par son anticodon sur trois
nucléotides de lARNm. Ces trois nucléotides de
lARNm constituent ce quon appelle un codon.
Après leur fixation, les acides aminés quils
transportent sont reliés entre eux .
24
Le ribosome avance de trois unités
Le premier ARNt est retiré.
25
(No Transcript)
26

• Vitesse de la synthèse
• Chez E. coli 5 AA / s
• Chez eucaryotes 16 AA / s

Tous les ARNm se terminent par le codon (triplet
de bases) UAA, UAG ou UGA codons STOP. Lorsque
le ribosome atteint un codon STOP, une enzyme
(facteur de terminaison) s'y fixe et détache
l'ARNm du ribosome.
gt le ribosome se sépare en deux Les deux unités
se réuniront à nouveau si un ARNm se fixe à la
petite unité.
27
Polypeptide
ARNm
Ribosome
28
La protéine synthétisée pénètre dans le réticulum
endoplasmique où elle prendra sa forme finale.
29
Chaque triplet de nucléotides sur l'ADN
correspond à un codon de l'ARNm. Chaque codon de
l'ARNm correspond à un anti-codon spécifique de
l'ARNt. Chaque anti-codon correspond à un acide
aminé spécifique.
30
Le segment dADN
5 ...C T A... 33 ...G A T... 5
code pour lacide aminé Leucine (Leu) Mais
doit-on écrire que cest 5 C T A 3 qui code
pour Leu ou bien est-ce 3 G A T 5 ?
Par convention, cest toujours le brin
complémentaire au brin transcrit qui est indiqué
comme brin dADN codant. Donc, ici, on dira que
le brin codant est 5 C T A 3 et le brin non
codant est 3 G A T 5 .
31
La vitesse de synthèse peut être amplifiée
Plusieurs copies d'ARNm sont synthétisées à
partir du gène. Un même ARNm peut se fixer à
plusieurs ribosomes à la fois polysome
ARNm peut s'accumuler dans la cellule sous forme
inactive
32
Découverte du code
Code déchiffré entre 1961 et 1964
Expériences de Nirenberg et Khorana (Nobel 68)
DONC UUU PHE
33
Par convention, le code génétique est toujours
représenté en faisant correspondre les codons de
lARNm aux acides aminés auxquels ils
correspondent.
Le codon AUG (code pour MET) codon
d'initiation. Tous les gènes commencent par ce
codon. La MET est souvent enlevée à la fin de la
synthèse.
Le code génétique
34
Code UNIVERSEL . c'est le même pour tous les
êtres vivants sauf quelques rares exceptions
Certains protistes un seul codon STOP (UGA)
les autres codent pour un acide aminé. Les
mitochondries ont leur propre ADN et leurs
propres ribosomes qui sont plus petits
(ressemblent à ceux des procaryotes). Il peut y
avoir jusqu'à 6 codons différents (5 chez
humains).
Cette caractéristique permet le transfert de
gènes d'une espèce à l'autre génie génétique

• Introduction de gènes dans une bactérie
• Introduction de gènes dans un organisme
  pluricellulaire

35
Ex. production d'insuline humaine par une
bactérie
On prélève le gène de l'insuline humaine et on
l'introduit dans le plasmide d'une bactérie.
36
On extrait les plasmides de bactéries
Une enzyme de restriction ouvre les plasmides
On extrait ou on synthétise le gène à greffer et
on le multiplie en de nombreux exemplaires.
On mélange des copies du gène et des plasmides.
Une enzyme (ligase) fusionne les brins d'ADN
Les plasmides sont réintroduits dans des bactéries
Le gène est reproduit quand la bactérie se
reproduit
37
Exemples bactéries qui synthétisent
-Insuline -Hormone de croissance -Enzymes
pouvant métaboliser certains polluants (pétrole
par exemple) -Protéines synthétiques qui
n'existent pas dans la nature
38
On peut aussi modifier les êtres pluricellulaires
Végétaux Le gène est introduit dans une cellule
du parenchyme ou méristématique. Cette cellule
est multipliée en éprouvette pour former un
nouvel individu .
Animaux Le gène est introduit dans un ovule
fécondé ou une cellule embryonnaire. L'ovule est
implanté dans l'utérus d'une mère porteuse.
39
(No Transcript)
40
Plantes résistantes aux insectes. Résistantes aux
herbicides. Résistantes au gel. Fruits et légumes
qui se conservent plus longtemps. Nouvelles
saveurs. Plantes plus riches en certains éléments
nutritifs (vitamines par exemple).
Riz possédant des gènes lui permettant de
synthétiser du bêta carotène, le précurseur de la
vitamine A
41
Animaux à croissance plus rapide. Animaux plus
faibles en gras. Animaux plus productifs (en
lait, en viande, en ufs). Production de
protéines à usage pharmaceutique (insuline, par
exemple).
Ces saumons ont le même âge. Celui du bas est un
OGM
DANGERS ????? Pour la santé? Pour l'environnement
?
42
Thérapie génique corriger les gènes défectueux
en introduisant dans les cellules le gène normal.
Problème comment introduire le gène dans
chacune des cellules à corriger???
43
Le clonage
On extrait une cellule ordinaire de la brebis A.
B
A
On extrait un ovule de la brebis B.
Le noyau de l'ovule est détruit et remplacé par
le noyau de la cellule de la brebis A.
L'ovule avec son nouveau noyau est implanté dans
une brebis C.
C
Qui donne alors naissance à un jumeau identique
(clone) de A.
Clone de A
44
Dolly 1997-2003
N.B. Il a fallu dans le cas de Dolly 276 essais
avant de réussir.
45
Les mutations

• Mutation modification de l'information
  génétique (ADN)
• Une mutation peut être
• Chromosomique altération d'un chromosome
  complet
• Ponctuelle anomalie dans la séquence des
  nucléotides

46
Cause des mutations
Erreur lors de la séparation des chromosomes
(mutations chromosomiques) à la division
cellulaire Erreur de réplication (erreur de copie
non réparée) Erreur causée par une altération de
l'ADN par des agents extérieurs agents mutagènes

• Causes physiques radiations (UV, X, gamma)
• Causes chimiques molécules agissant sur l'ADN

47
Types de mutations

• Substitutions
• Délétions
• Insertions

Substitution
Une paire de nucléotides remplacée par une
autre. Peut n'avoir aucun effet mutation
silencieuse
Ex. CCG (Gly) changé par CCA (Gly aussi)
48
Ex. la chaîne ß de l'hémoglobine 145 AA)
Anémie falciforme maladie génétique
caractérisée par une hémoglobine
anormale. Anomalie dans la chaîne ß de
l'hémoglobine 6e acide aminé VAL alors qu'il
devrait être GLU
49
Quels codons codent pour VAL ?
GUU GUG GUC GUA
Code
Quels codons codent pour GLU ?
GAA GAG
Quelle mutation peut avoir changer Glu par Val?
GAA (CTT dans lADN) peut avoir été remplacé par
GUA (CAT dans lADN) OU GAG (CTC dans lADN) peut
avoir été remplacé par GUG (CAC dans lADN)
50
Une mutation peut entraîner la modification d'un
acide aminé de la protéine . Conséquences

• Parfois peu ou pas d'effet.
• Parfois diminue ou supprime l'efficacité de la
  protéine.
• Rarement confère une nouvelle propriété (enzyme
  plus efficace ou possédant de nouvelles
  propriétés catalytiques par exemple).

Dans certains cas un codon devient un codon STOP
Ex. AAG devient UAG (STOP)
gt arrêt de la synthèse avant la fin mutation
non sens
51
Délétions ou insertions
addition ou délétion d'une ou plusieurs paires
de bases.
Effet désastreux tous les acides aminés sont
changés SAUF si la modification fait intervenir
un multiple de trois nucléotides. mutation
décalage du cadre de lecture
52
La mutation ne devient héréditaire que si elle se
transmet à la descendance, donc si elle survient
dans un gamète ou une cellule formant des
gamètes. Généralement les mutations provoquent un
dérèglement mortel de la cellule. Dans certains
cas, c'est la reproduction de la cellule qui se
dérègle CANCER
53
Combien de gènes ?
Selon les équipes qui ont séquencé l'ensemble du
génome humain il y aurait entre 30 000 et 40 000
gènes dans le génome humain.
Arabidopsis thaliana (une petite plante) contient
25 000 gènes. C. elegans (un nématode) en
contient 19 000 La drosophile, 13 600
Arabidopsis thaliana
C. elegans
54
FIN