Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger Transfert expression génétique 1 Transfert de l'information g Transfert de l'information géné tique tique PROTEINES ACTIVES MODIFICATIONS POST TRADUCTIONNELLES TRANSCRIPTION ARN ARN TRADUCTION PROTEINES RETRO TRANSCRIPTION REPLICATION REPLICATION ADN ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... Donn Donné es g es géné rales rales La séquence de bases de l'ADN détermine la séquence des acides aminés de la protéine = le message est contenu dans l'ordre d'enchaînement des bases → message double d'un acide nucléique à un autre des acides nucléiques aux protéines → double nécessité du maintien des caractères héréditaires d'une régulation → des erreurs peuvent persister ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... Ré plication de l plication de l’ ADN ADN Eléments nécessaires Mécanisme Caractères Biosynthèse d’une double chaîne d'ADN identique au double brin d'ADN parental ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………... ………………………………………………………...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 1
Transfert de l'information gTransfert de l'information géénnéétiquetique
PROTEINES ACTIVES
MODIFICATIONSPOST TRADUCTIONNELLES
TRANSCRIPTIONARN ARN
TRADUCTION
PROTEINES
RETROTRANSCRIPTION
REPLICATION
REPLICATION
ADN
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
DonnDonnéées ges géénnééralesralesLa séquence de bases de l'ADN détermine la séquence des acides aminés de la protéine= le message est contenu dans l'ordre d'enchaînement des bases→ message double
d'un acide nucléique à un autredes acides nucléiques aux protéines
→ double nécessitédu maintien des caractères héréditairesd'une régulation
→ des erreurs peuvent persister
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
RRééplication de lplication de l’’ADNADN
Eléments nécessairesMécanismeCaractères
Biosynthèse d’une double chaîne d'ADN identique au double brin d'ADN parental
Cosubstrats (ou coenzymes) =désoxyribonucléotides tri P
dATP, dGTP, dCTP, dTTPl'élément transféré est le reste nucléotidyl
Protéines auxiliaires spécifiques liant et stabilisant l'ADN monobrin
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
ADN ADN –– polympolyméérasesrasesDifférentes chez procaryotes et eucaryotes Caractères
toutes nécessitent un modèle-support simple brinune amorce avec un groupt 3’ OH libre
toutes assurent la synthèse de la chaîne dans le sens 5’ vers 3’certaines ont une activité de relecture - correction
5’ 3’
Amorce ARN5’
ADN polymérase
3’
ADN nouvellement synthétisé5’
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 3
TopoisomTopoisoméérasesrases
Caractères – Agissent sur l’enroulement ou le désenroulement– 2 possibilités– Coupure d’un brin - Coupure des 2 brins
Topoisomérase IITopoisomérase I
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Double hélice
3 super tours
Coupure ADN
2 super tours
Liaison Topo I
Passage du brin 3’sous le
monobrin intact
Dissociat°Topo I
Double hélice
Intermédiaire ADN-enzyme
Topoisomérase I
suitesuite
Topoisomérase II
Coupure du
double brin
Passage par
devant et
ligation
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
RRééplication : mplication : méécanismecanisme
Energie dépendant : ATPImportance des interactions ADN-protéines7 étapes
Reconnaissance de(s) l'origine(s) de la réplication, intervention de protéines d’initiation
Protéines d’initiation
origine
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 4
Stabilisation des simples brins par des protéines spécifiques
protéines SSB
Synthèse des amorces d’ARN par la primase
polyméraseARN
primase
Détorsion et séparation des brins par la gyrase et l’hélicase
gyrase
hélicase
suitesuite
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Addition des désoxyribonucléosides = polymérisation de l'ADN
Hydrolyse des amorces ARN et remplact
par des dXTP
RNase
suitesuite
Soudure et assemblage des fragments
ligase
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
RRééplication : caractplication : caractèèresres
Amorce ARN
Fidélité : auto-correctionSemi-conservativeSens d'élongation 5'→ 3'BidirectionnelleContinue sur 1 brin (brin 3' vers 5') = brin précoce ou directDiscontinue sur 1 brin (brin 5' vers 3')= brin retardé ou indirect
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 5
CaractCaractèère re semisemi--conservatifconservatif
Replication→ 2 ADN double brin
constitué de 1 brin parental et 1 brin néo-synthétisé
= mécanisme semi-conservatif
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
CaractCaractèère bidirectionnelre bidirectionnel
ADN linéaire : n originesOrigines tous les 150 kb
Fusion des boucles
Progression dans les deux directions
ADN circulaire : 1 origine
- au niveau d’une origine, 2 fourches de réplication progressant dans des directions opposées. - au niveau de chaque fourche, un brin direct et un brin indirect
3’5’
5’3’
5’5’3’
3’5’
brin direct
brin retardé 3’ 5’
3’
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Fourche de rFourche de rééplicationplication
Brin ADN parental
Brin direct
Brin indirect
Synthèse des amorces ARN
Direction de progression de la fourche Synthèse du brin indirect
Elongationdes amorces par ADN
Hydrolyse des amorces
Fermeture par ligase
Amorce ARN
Fragment d’OkazakiADN
Ligation
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 6
suitesuite
Schéma
ADN doublebrin parental
d’après MBoC 3, B. Alberts et al, ed. Garland inc.
Brin matrice du brin direct
Brin direct
Brin matrice de lachaîne retardée
Amorce d’ARN
Protéines stabilisantl’ADN simple brin
ADN polymérase
ADN polymérase
Hélicase
ADN primaseFragment d’Okazaki
Point de départ duprochain fragment d’Okazaki
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
suitesuite
Organisation
Brin matrice du brin directNouveau brin direct
Primase
Hélicase
Protéines stabilisant
l’ADN simple brin
Nouveau brin retardé
Brin matricedu brin retardé
ADN polymérase(coté direct)
ADN plymérase(coté retardé)
Double héliceADN parental
Amorce ARN
Fragmentd’Okazaki
d’après MBoC 3, B. Alberts et al, ed. Garland inc.
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
RRééplication : spplication : spéécificitcificitéés chez les s chez les eucaryoteseucaryotes
Initiation simultanée en de nombreux sitesADN polymérases (α, β, γ, δ, ε)Nécessité pour le brin retardé de reconstituer les extrémités
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 7
Transcription de lTranscription de l’’ADNADN
Eléments nécessairesMécanismeCaractères
Biosynthèse d'un brin d'ARN complémentaire d'un fragment d'ADN ou gène
des facteurs de transcription de base (TFII)des protéines régulatrices (activateur, répresseur…)des protéines adaptatrices permettant le contact entre les protéines et le repliement de l’ADN.
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Maturation des ARNMaturation des ARN
TRANSCRIT ARN mature
ARN r 45SPolymérase I
ATP, GTP, CTP, UTPARN r 28SARN r 18SARN r 5,8S
sn ARN
ARNmPolymérase II
hn ARN
précurseur sn ARN
ATP, GTP, CTP, UTP
ARN 5SARN tsn ARN
Polymérase III précurseur
ATP, GTP, CTP, UTP
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
SpSpéécificitcificitéés chez les eucaryotess chez les eucaryotesTrois ARN polymérases I, II et IIIInitiation et terminaison plus complexesMaturation des ARN messagers :
chapeau ou cap 5'queue poly A en 3'excision-épissage des introns
5’
3’
région 5’ non traduiteAUG
initiation
région traduite
terminaisonrégion 3’ non traduiteUGA
exonsintrons
(A)~200
queue poly(A)AAUAAA
signal de polyadénylation
7mGpppcap
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 11
EpissageEpissage des ARNdes ARNmm
Intron
ARNm mature
Coupure en 3’ etligation des exons
Départ del’intron
protéines
site d’épissage 5’intronexon 5’
pré ARNm
snRNPexon 3’
site d’épissage 3’
Formation duspliceosome
protéines
Formation dela boucle
d’après MBoC 3, B. Alberts et al, ed. Garland inc.
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Traduction des ARNmTraduction des ARNm
Eléments nécessairesMécanismeCaractères
Synthèse de la chaîne d'acides aminés conforme au message présent au niveau de l'ARNm
Un dictionnaire : code génétique Machinerie traductionnelle : ribosomes
acides nucléiques : ARNr protéines ribosomales
un ARNm mature transcrit du gènedes ARNt
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 12
Code gCode géénnéétiquetique
3 bases = 1 codon qui spécifie un acide aminécaractéristiques : 3 lettres
universeldégénérénon chevauché
1ère
base
3èm
ebase
2ème base
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
suitesuite
Enzymes : principales : - Aminoacyl-tARN synthétase
double spécificitéCoEnz : ATP
- Peptidyl transférase
ARNt
ProtéinesEnergie sous forme d'ATP ou de GTP
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Traduction : mTraduction : méécanismecanisme
4 tempsSynthèse des aminoacyl-tARNInitiation = mise en place de la "chaîne de montage"Elongation = polymérisationTerminaison(+ maturation de la protéine)
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 13
NH2 CH
RCOOHATPacide aminé
PPi
Adéninel
ribosel
NH2 CH
RCO O P O
amino-acyl AMP
Traduction : Traduction : 1) Synth1) Synthèèse des se des aminoamino--acylacyl ARNtARNt
Au plan chimique2 étapes
Activation a.a.Transfert
Liaison ester– au niveau fonct° alcool 2nd en 3’– formée par transfert du reste amino-acyl– hydrolysable
O
NH2
R
N
NN
N
NH2
OCH2
O OH
OPO
O-O
3’
ACC
3’OH
ARNt
NH2 CH
RCO O
AMPamino-acyl ARNt
ACC
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
AminoAmino--acylacyl ARNARNtt
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Traduction : sites du ribosomeTraduction : sites du ribosome
Sites de liaisonsentre les sous-unitésliaison à l’ARN messagerliaison aux ARNt :
peptidyl ARNt → site Pamino acyl ARNt → site A
Ribosome vide
Petitesous-unité
Grandesous-unité
Site P Site A
Site deliaisonà l’ARNm
Activitépeptidyl-tarnsférase
UCA GCA GGG
ARNm
PeptidylARNt
AminoacylARNt
Grande sous-unité
Petite sous-unité
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 14
Traduction : fidTraduction : fidéélitlitéé du messagedu message
Spécificité enzymatiquevis à vis de l’acide aminévis à vis de son ARNt
d’après MBoC 3, B. Alberts et al, ed. Garland inc.
DépurinationDésamination et alkylationInsertion d’un analogue
Altération d’une base
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
suitesuite
Réparation de l’ADNRéparation immédiate par relecture-correction de l’ADN polymérase3 possibilités pour erreurs persistant ou apparaissant
Renversement (réparation) direct des lésionsElimination – remplacement (excision) des basesRéparation post-réplicative
Renversement direct des lésionsCas des modifications "chimiques" des bases
dimère de T → photoréactivationO-méthyl G → intervention d’enzyme (méthyl transférase)
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 18
Réparation par excisionCas d’une base
Exemple de présence de U (désamination de C) :1. Intervention d’une ADN glycosylase :
coupure liaison N-osidique2. Intervention d’une AP endonucléase :
coupure ADN3. Comblement de la lacune par ADN polymérase et ligase
Cas de plusieurs basesFamille de gènes XP (7 protéines)Intervenant au niveau des ≠ étapes1. Reconnaissance du site2. Détorsion de l’ADN (hélicase)3. Action des endonucléases 5’ et 3’
excinucléaseoligonucléotide de 15-30 bases
4. Comblement par polymérase5. Soudure par ligase
Détorsion
s
Lésion
AP endonucléase
ADN glycosylase
Polymérase
suitesuite
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
suitesuiteCas des mésappariements
Rôles des protéines de la famille Mut5 étapes dans le mécanisme avec excision d’un fragment du
brin néosynthétisé et resynthèse (ADN polymérase et ligase)
Importance des méthylations (reconnaissance nouveau brin)
MutL
MutS
Erreur d’appariement
1
2
3
4
5
MutH
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
suitesuite
Réparations post-réplicativesMécanisme par recombinaison → 2 brins néo synthétisés correctsRéparation ultérieure du brin parental défectueux
Arrêt de la polymérase au niveau du défaut (dimère)
Fragment d’Okasaki suivant
Comblement de la lacune par recombinaison avec le fragment correspondant de l’autre brin parental
Les 2 néo brins sont corrects, le brin présentant le défaut sera réparé
1
2
3
4
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
………………………………………………………...
Année 06/07 Biochimie PCEM1 - P. Lustenberger
Transfert expression génétique 19
Persistance des erreursPersistance des erreursTypes d'erreurs
Erreurs portant sur les bases ou mutations :erreur de copie de base : substitutionoubli de base : délétionaddition de base supplémentaire : insertion
mutation d'une seule base = ponctuelle.Erreurs portant sur des fragments d'ADN :Remaniements en bloc, ou réarrangements par transfert de chaînes d'ADN, dans les phénomènes de crossing-over
Types de mutationMutations sans changement du cadre de lecture
Mutations sans effet ou silencieusesMutations conservatricesMutations faux sensMutations portant sur le codon stop ou non sensMutations portant sur les séquences d’épissage