Chapitre 17 : la synthèse de protéines et la protéolyse contrôlée

Qu’est-ce qu’un ribosome ?

Ensemble de protéines et de rRNA traduisant l’ARNm en protéine ; un ribosome eucaryote compte 80 protéines constituant une grande et une petite unité. Le rRNA présent permet la catalysation du lien peptidique.

3 sites permettent à un tRNA de s’y accrocher (les sites A = accepteur, P = peptidyl et E = sortie).

L’ARNr et l’ARNm sont tous les deux des ARN. Sont-ils pour autant fortement similaires ?

Non, car l’ARNr est beaucoup plus long et possède une structure compacte grâce à de nombreux appariements.

Décrire le mécanisme de fonctionnement d’un ribosome

1) Attache de l’ARNm à l’extrémité 5’

2) Lecture vers l’extrémité 3’

3) Assemblage des AA (amenés par tRNA ; AA N-terminal = 1er à sortir, AA carboxyl-terminal = dernier aujouté)

Qu’est-ce que le code génétique ?

Code d’identification des codons (séquence de 3 bases codant pour un AA) quasi identique pour toutes les espèces.

Qu’est-ce que le principe de dénégation du code génétique ?

Si on connaît la séquence de base d’un ARNm, on peut déduire la séquence primaire de la protéine, mais pas l’inverse vu que plusieurs codons codent pour une même base.

Citer les 4 codons particuliers.

Codon START : AUG (codant pour la méthionine).

Codons STOP : UAG, UAA et UGA (ne codant pour aucun AA → signale l’arrêt de la traduction.

Qu’est-ce qu’un ARN de transport et de quoi est-il constitué ?

Petit ARN (-100 nucléotides) servant de molécule de liaison entre les AA et l’ARNm.

Anticodon (3 bases non-appariées complémentaires aux bases de l’ARN) + extrémité 3’ CCA (brax flexible où s’attache l’AA).

Qu’est-ce que le wobble pairing (flottement d’appariement) ?

Phénomène de reconnaissance de plusieurs codons par un seul anticodons (pas d’apparition des 1ère et 3ème bases du codon).

Décrire le mécanisme d’attachement des AA au tRNA

1) Reconnaissance du tRNA (aminoacyl-tRNA ligase = aminoacyl synthétase)

2) Lien ester entre groupe carboxyle de l’AA et groupe OH du ribose de l’adénine du CCA

3) ATP → PPi + AMP

4) PPi → 2 Pi pour faciliter la réaction

Activité de proof-reading (contrôle : AA sur bon tRNA ?)

Qu’est-ce que le cadre de lecture et les problèmes qui y sont liés ?

Centrage correct de la lecture de l’ARNm

Problèmes : Glissement/saut du cadre de lecture (perte/introduction de 1 à 2 bases), perte de 3 bases (perte d’un AA dans la séquence).

Qu’est-ce qu’une séquence de Shine-Dalgarno ?

Séquence de 4 à 9 purines en amont du site de départ de la traduction, complémentaire à la séquence du rRNA 16S (soit celle de la petite sous-unité du ribosome, la grande sous-unité étant composée des séquences 23S et 5S). Un ARNm possédant une séquence de Shine-Dalgarno avant chaque 1er codon est dit polycistronique.

Quels sont les différentes sortes de tRNA portant la méthionine ?

Aminoacyl-tRNA d’initiation (tRNA_f, avec IF2, protéine reconnaissant les propriétés structurelles + modification de la méthionine attachée par transfert d’un formyl [transformylase]).

Aminoacyl-tRNA d’élongation (tRNA_m).

Décrire le mécanisme de fixation d’un codon sur le ribosome

1) Appariement petite sous-unité et séquence de Shine-Dalgarno (1er codon sur site P, 2ème sur site A)

2) fMet-tRNA_f insérée sur site P (favorisé par IF2)

3) Association grande sous-unité (50S) sur le complexe, libérant GDP + Pi + IF1 + IF2 + IF3 (IF1 empêchant entrée d’aminoacyl sur site A, IF3 empêchant la réassociation des 2 sous-unités)

Décrire le mécanisme lié aux facteurs d’élongation permettant de lier un GTP pour pouvoir se fixer aux ribosomes

1) Attache facteur* + GTP au ribosome

2) Hydrolyse GTP → changement conformation facteur

3) Détachement facteur + GDP du ribosome

4) Échange GDP en GTP dans le cytoplasme

*EF-Tu (elongation factor, temperature-unstable) apportant 1 nouvel aminoacyl-tRNA au ribosome ; ou EF-G favorisant le déblacement du ribosome sur mRNA de 5’ à 3’

Décrire le mécanisme d’élongation chez les procaryotes

1) Complexe d’initiation (fMet-tRNA_f sur P, A libre)

2) Attache EF-Tu pour que l’aminoacyl-tRNA soit sur le site-A

3) Positionnement anticodon face codon (aminoacyl l’un à côté de l’autre)

4) Hydrolyse lente GTP pour libérer le EF-Tu5

5) Transfert fMet de P sur aminoacyl (peptidyl transférase)

6) Changement de site pour une extrémité de chaque tRNA faisant monter la chaîne dans le tunnel

Qu’est-ce que la translocation du ribosome, et comment se déroule-t-elle ?

Rendue possible par la translocase ribosomate (EF-G ; catalysant la translocation du peptidyl-tRNA du site A au P par attachement du site A dès la formation du lien peptidique).

Conséquence : ARNt sur site P arrive sur site E et quitte le ribosome, ARNt sur site A libère le site. EF-G permet d’accélérer le processus.

Décrire le mécanisme de terminaison chez les procaryotes

1) Reconnaissance d’un codon STOP par RF* lié sur A (AA remplacé par eau).

2) Transfert polypeptide sur H₂O (peptidyl transférase)

3) Désassemblage complexe ribosomial (facteur de recyclage de ribosome) + libération des tRNA et du mRNA

Releasing facteur (RF1 et RF2) : facteur reconnaissant les codons STOPQu’

Qu’est-ce qu’un polysome (ou polyribosome) ?

Formation complexes ribosomaux sur un même ARNm

Quelles sont les différences entre le mécanisme de synthèse des protéines chez les eucaryotes par rapport à celui des procaryotes ?

Ribosome plus gros ; méthionine d’initiation pas formylée (souvent clivée) ; complexe d’initiation différent (protéines initiatrices liées au méthionyl-tRNA_i se joignant à la sous-unité 40S et s’attachant à la coiffe) ; 3 facteurs d’initiation analogues (eIF1, eIF2, eIF3) ; d’autres facteurs d’initiation pour interaction avec la coiffe ; pas de séquence de Shine-Dalgarno (codon initiateur àpd la coiffe).

EF-Tu = EF1α ; EF-G = EF2

Que sont les lncRNA, miRNA, shRNA et RNAi ?

lncRNA (long non-coding) : ARN long (min 200 nucl.) non traduit.

miRNA (microRNA) : transcrits mais non traduits → contrôle post-transcriptionnel (miRNA provient d’un microgène)

shRNA (short hairspin RNA) : RNA en forme d’épingle à cheveux

RNA interférence (RNAi) mécanisme de contrôle de la traduction des ARNm par les miRNA.

Décrire le mécanisme de la RNA interférence ?

1) Transcription microgène (RNA polymérase II) → shRNA.

2) Exportation shRNA dans le cytoplasme

3) Clivage en petits RNA double brins (DIcer = endonucléase)

4) Double brin désapparié (hélicase) → brin passager + brin guide (miRNA)

5) Brin passager dégradé

6) Liaison complémentaire du miRNA à l’ARNm

7) miRNA lié à RISC (RNA-induced silencing complex)

8) Dégradation du mRNA par RISC quand miRNA s’y lie

Qu’est-ce qu’un protéasome ?

Machinerie protéique détruisant les protéines programmées à la destruction

Composée de 2 anneaux α (extrémités, dénaturant la chaîne polypeptidique) + 2 anneaux β (centre, où on trouve les enzymes protéolytiques).

Qu’est-ce que l’ubiquitination ?

Processus de marquage d’une protéine à détruire par attachement d’une ubiquitine (petite protéine eucaryote de 76 AA, identique chez tous les animaux). 3 classes d’enzymes participent au processus (E1, E2, E3).

Décrire le mécanisme de l’ubiquitination

1) Attache protéine ubiquitinée au protéasome

2) Transfert protéine dénaturée vers la partie contenant la protéase

3) Libération de l’ubiquitine intacte pour réutilistion

L’ubiquitination est régulée par la nature de l’AA N-terminal : s’il est basique, rien ne se passe ; si grand et hydrophobe → ubiquitination