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MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L EXPRESSION DES GÉNES : LA TRANSCRIPTION DU DNA.

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1 MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L EXPRESSION DES GÉNES : LA TRANSCRIPTION DU DNA

2 I- INTRODUCTION - DÉFINITION Expression moléculaire du gène 5 3 ABC mRNArRNAtRNA Protéine fonctionnelle Définition de la transcription Segment de DNA (gène)Brin de RNA (séquence complémentaire du DNA : T U) Réplication (DNA copié entièrement) Transcription (copie d un fragment) Régulation de la transcription : présence sur l ADN de séquences régulatrices (cible thérapeutique ++) Transcrit primaireRNA mature (cellules eucaryotes ) Modifications post-transcriptionnelles Concept d ARN messager (F. Jacob et J. Monod 1961) ADN ARNm protéines ARNm ribosomes 100° + refroidissement Hybride RNA-DNA mRNA (P32) DNA db (T2) Hybridation moléculaire Transcription Traduction Clase II Rappel : définition moléculaire du gène G-C A-U

3 II- Mécanisme général de la transcription 1- Réaction de biosynthèse de l ARN RNA (n) résidus + ribonucléotides triphosphate RNA (n+1) résidus + PPi RNA polymérase DNA dépendante - matrice - précurseurs (ATP, GTP, CTP, UTP) - Mg 2+ ß 5 3 O R Chaîne matriceChaîne matrice base PPi - RNA polymérase Chaîne matriceChaîne matrice base Complémentarité des bases Ex : phage X 174 DNA matriciel RNA produit A 25 U25 T 33 A 32 G 24 C 23 C 18 G 20 O 3 5 DNA matriciel RNA produit 2 Pi Pyrophosphatase

4 RNA polymérase DNA dépendante Chez E.coli ( Da) ß ß Association transitoire Cœur de l enzyme Cellules eucaryotes RNA polymérase I (Pol I) : r RNA RNA polymérase II (Pol II) : m RNA RNA polymérase III (Pol III) : t RNA 2 - Déroulement de la transcription initiation RNA polymérase DNA db promoteur Synthèse du RNA DNA RNA Brin matrice : brin - Brin non matrice : brin codant = brin +

5 TTGACA TATAATDépart du RNA 5 3 Promoteur de procaryotes Boite de Pribnow (séquences consensus) Promoteur d eucaryotes Départ du RNA TATAAAA CGGCGGGGCCAATCT 5 3 Boîte TATA Boîte GCBoîte CCAAT RNA polymérase RNA polymérase + facteurs de transcription (TFII D)

6 Identification des promoteurs : techniques d empreintes ou foot printing DNA marqué avec 32 P Protéine se fixant sur l ADN Coupure par la DNAse Électrophorèse sur gel empreintes Sans protéine

7 promoteur Complexe fermé Complexe ouvert P-P-P-Pu RNA polymérase RNA naissant NTP PPi

8 RNA polymérase Hybride DNA-RNA Direction de la transcription Brin codant Brin matrice DNA RNA Boucle de transcription Élongation Gène AGène BGène C mRNA

9 terminaison C UAAUCCCACA GACGCCGGACGCCG CUGCGGCCUGCGGC U AUUUU(3 OH) U C G Structure en épingle à cheveux 5 Séquences riches en GC et AT sur le DNA matrice Appariement des bases dans l ARN Rupture de l hybride ADN-ARN Autre mécanisme : protéine (activité RNA-DNA hélicase) ARN : CG et UA Dissociation de lARN pol

10 III- Modifications post-transcriptionnelles et régulation de la transcription Modification des extrémités Extrémité 5 : addition du chapeau Cap 7 méthylguanosine ARN nouvellement synthétisé 3 H Extrémité 3 : queue poly (A) RNA + n ATPRNA-(AMP)n + nPPi Polyadénylate polymérase Signification biologique ? Cap : liaison du mRNA au ribosome Queue Poly A : protection du mRNA 1- Maturation des ARN

11 Excision et Epissage exon 1exon 2 exon 3 intron Aintron B DNA Pré mRNA = transcrit primaire exon 1intron Aexon 2exon 3intron B transcription épissage RNA mature exon Aexon Bexon C A B C D E FG Ex : gène de l ovalbumine AAAA(A)n 7700 pb A B C D E FG transcription 7 introns chapeau Épissage, polyadénylation 1872 nucléotides Parfois épissage alternatif

12 2- Régulation de la transcription Chez les procaryotes : l opéron (Ex opéron lactose) Gène régulateur Opérateur (+ protéines régulatrices) IOP ABC Gènes de structure promoteur Opéron IOP ABC en l absence de substrat à métaboliser (culture dans un milieu sans lactose) 5 ARN polymérase 5 3 mRNA répresseur Pas de transcription ADNARN m Protéine transcription Substances régulatrices (répresseurs et inducteurs)

13 3 3 5 IOP ABC mRNA répresseur transcription En présence du substrat enzymes substrat (Inducteur) + Complexe répresseur-inducteur ARN polymérase

14 Chez les eucaryotes : Ex : régulation hormonale de la transcription 2n zygote - Cellules musculaires - hépatocytes - cellules osseuses - cellules nerveuses - cellules épithéliales... 2n différenciation Cellules souches totipotentes Pluripotentes, multipotentes Développement embryonnaire Développement -coeur - foie - squelette -cerveau -peau... Bases de la thérapie cellulaire Cellules souches = 2n Cellules souches 2n Cellules musculaire Fonction : spécialisationFonction :ex contraction cardiaque Toutes les cellules d un organisme possèdent les mêmes gènes mais diffèrent par leurs protéines (fonctions différentes) Régulation de l expression des gènes

15 Membrane récepteur Hormone hydrophile Transduction du signal Molécule intracellulaire + protéines Membrane Protéine porteuse Hormone hydrophobe Complexe récepteur - hormone Récepteur nucléaire + protéines Ex : glucagonEx : glucocorticoïdes Relai Facteur de transcription

16 Blocage de la transcription par les antibiotiques Actinomycine D Rifampicine Cas de l amanitine (Amanite Phalloïde)


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