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Le Code Génétique 1952 : Dounce Premier concept vrai Le problème (1952-1960) 4 nucléotides  20 AA ? Les acides aminés viennent-ils s'assembler sur l'ADN.

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1 Le Code Génétique 1952 : Dounce Premier concept vrai Le problème ( ) 4 nucléotides  20 AA ? Les acides aminés viennent-ils s'assembler sur l'ADN ? Le cytoplasme contient de l'ARN

2 Les acides aminés s'assemblent- ils sur l'ARN(m) ? Non car les AA hydrophobes ne peuvent interagir avec les nucléotides Donc il existe un intermédiaire ARN et AA Théorie adaptateur F. Crick ARN de transfert ARN ribosomal = ARN messager ? Polycopié page 4 et 5

3 Correspondance entre AN et AA : les ≠ hypothèses 4 nucléotides 20 AA 1 NUCL ≠ (4 1 = 4) 2 NUCL ≠ (4 2 = 16) 3 NUCL  (4 3 = 64)

4 GAMOW ATGCTGACTAGC AAACCCGGGTTT AATAAGAAC CCTCCGCCA GGTGGCGGA TTGTTCTTA 20 possibilités pour combiner 4 nucléotides pris 3 par 3 dans lesquelles l'ordre n'intervient pas  pas de codon stop  pas de codon d'initiation

5 Pour la solution proposée, ATG par exemple, code un acide aminé quelque soit l'ordre des 3 nucléotides (ATG, TAG, AGT, GAT, GTA, TGA codent le même acide aminé ou bien les permutations ne sont pas codantes) Cette idée de correspondance entre les 20 possibilités et les 20 acides aminés différents retint l'attention des scientifiques pendant quelque temps. Toutefois cette solution n'était étayée par aucune expérience permettant d'attribuer tel codon à tel acide aminé, et surtout on n'avait pas, dans ce modèle, de codons pour la fin et le début du message.

6 Le code est-il chevauchant ? ATGGCCCCC 3 AA CCC GGC TGG ATG 4 AA On a pensé que la 2ème solution était la bonne  Liaisons entre AA plus facile car plus proches

7 1 AA ne peut être suivi que par un autre choisi parmi 4 au maximum  Faux Si GCAALA CAA GLN ou CAG GLN ou CAC ASP ou CAU HIS

8 Preuve d'un code à 3 nucléotides Crick Sauvage  ACT ACT ACT ACT Mutant (-)ACT ACA CTA CTA CTA CTA CTA CT Mutant (--)ACT ACA CAC TAC TAC TAC TAC 3 Délétions Mutant(---)  sauvage ACT ACA CAC ACT ACT ACT ACT    Partie mutéePartie normale restaurée  : perte d'un AA pour 3 nucléotides délétés La fonction de la protéine était restituée Protéine non fonctionnelle

9 Expérience de Nirenberg Ochoa et M. Grunberg-Manago n NDP (NMP)n + Pi Polynucléotide phosphorylase NDP = 5' Nucléotide Di Nirenberg n(UDP) (UMP)n + n pp U U U U U U U U U = Poly U P P

10 U U U U U U U U U + extrait cellulaire chauffé  Destruction des mARN endogènes par Rnases + 20 expériences avec 1 nouvel AA radioactif dans chaque cas Incubation 37°C quelques minutes TCA Filtre Précipité sur le filtre Radioactivité sur le filtre pour PHE

11 Donc U U U = PHE P. Leder et Nirenberg ARNt + AA radioactif Anticodon On remplace le mRNA par un trinucléotide codon artificiel + ribosomes Si liaison sur le filtre

12 Khorana (U U A C)n  UUA CUU ACU UAC... UUA CUU ACU UAC LEU LEU THR TYR Le code est dégénéré

13 Codon d'initiation AUG Eucaryotes Chez E. ColiAUG GUG (aussi valine)

14 Codons terminaison UAG UAA UGA pas de tRNA spécifique + de tRNA que d'acides aminés Mais 45 tRNA Pour 61 combinaisons  20 AA Conclusion : Chaque acide aminé peut être chargé par plusieurs tRNA

15 tRNA (cystéine) + cystéine  cys – t RNA GCG UGU Anticodon ARNm Expérience de Chapeville cyst

16 GG C ALA G G C Ala – tRNA cys G G C réduction U G U

17 ALA RNAt 5' 3'  G C U  mRNA C G I  G C C  C G I ALA

18 Un tRNA chargé se comporte selon la nature de son codon Théorie du Wobble 1966 Crick Il n'existe pas 61 tRNA Mise en évidence inosine Flexibilité sur la 3ème lettre du codon permet de se lier à plusieurs anticodons

19 3ème lettre codon (3') Anticodon Correspondant 5' AGAG U GC UA UCUCG UCAUCA I

20 Tous les codons ne sont pas utilisés à la même fréquence pour un même AA Protéines ribosomales ILE 0 AUA 51 AUC taux d'utilisation des codons 13 AUU

21 Aucune explication de nature stéréochimique / physico-chimique n'est à l'heure actuelle satisfaisante pour rendre compte de la reconnaissance d'un acide aminé par l'anticodon (codon) correspondant Interactions AA - a.nucléiques sont indiscutables Cl. Hélène : AA peut se fixer sur un acide nucléique sans autre molécule pour l'y aider  critique de la conception "clef- serrure"

22 Théorie du choix arbitraire L. Orgel ARN : Pu Py Pu Py Pu Py... Ce type d'ADN est mieux répliqué que : Pu Pu Pu Pu Py Py Py code actuel (Pu Py Pu)n  AA hydrophobes (Py Pu Py) n  AA hydrophiles  feuillet plissé   "vieilles protéines"

23 Les théories de l'origine du code génétique Théorie (s) stéréochimique(s) Affinité entre codon – AA anticodon - AA GAA  GLU ? Bouche anticodon  AA ? On ne connaît pas la structure des tRNA primitifs

24 Utilisation du code Si un mRNA est UUC CGG UGG CCG GCU CUU 5' 3' Le code peut être utilisé avec le code ARN Si on a le code sous forme d'ADN il suffit de remplacer U par T Démonstration : Faire le brin 3' vers 5'  Puis le brin 5' vers 3'    mRNA (U est remplacé par T)

25 5' TTC CGG TGG CCG GCT CTT 3' 3' AAG GCC ACC GGC CGA GAA 5‘ 5' UUC CGG UGG CCG GCU CUU 3' UUC = TTC  PHE


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