Cours Biologie cellulaire ULBI 101 _ L1-S1 Le Noyau et la Transcription

Généralités Un organite interphasique (disparaît en fin de prophase) Contient l’ADN de la cellule = génome (sauf ADN mito. et chloroplastique) Stokage de l’information génétique REPLICATION L’ADN est sous forme de chromatine c.à d. associée à des prot. Histones Siège de la TRANSCRIPTION: = synthèse des ARNm, ARNr, ARNt Expression de l’information génétique Le noyau contrôle les échanges avec le cytoplasme via les pores nucléaires

Structure du noyau (P50) Enveloppe nucléaire

Enveloppe et pores nucléaires (P50) Mb. Ext. = extension du réticulum (face cytoplasmique) Mb. Int. séparée de la chromatine par la lamina. Espace périnucléaire entre ces deux membranes. Echanges entre noyau et cytoplasme (2 sens!)

Export/Import (P50)

Structure de la chromatine Un collier de nucléosomes La chromatine (P51) C’est la forme de l’ADN associée aux protéines histones et compactée en nucléosomes. On distingue: L’euchromatine peu condensée et accessible aux ARN polymérases (Transcription: ARNm et ARNt); L’hétérochromatine très condensée et inaccessible aux ARN polymérases (« inactive »). Structure de la chromatine Un collier de nucléosomes E x 250.000 Nucléosomes Fibre nucléosomique H

Compactage (P51) 5 histones (basiques): H1, H2A, H2B, H3, H4 1 nucléosome = 140 pb + 4X2 Histones (H2A)2(H2B)2(H3)2(H4)2 1 tour de solénoïde = 6 nucléosomes + 6H1 Fibre nucléosomique: Euchromatine Solénoïde: Hétérochromatine

Nucléoles (P55) Transcription des ADNr (5,8s, 18s, 28s) à l’exception de l’ADNr 5s Plasticité Une Zone Granuleuse: ADNr + ARNr + Protéines ribo (RiboNucléoProtéines RNP) Une Zone Fibrillaire : ADNr + ARNr PAS délimité par une membrane Correspond aux constrictions secondaires des chromosomes ZG ZF

Photo de transcription

Transcription – Généralités (P52) L’ARN Polymérase polymérise ds le sens 5’-3’ Un seul brin est codant (gène)! Les ARN sont monocaténaires (1 seul brin) La transcription d’un gène commence au niveau d’une séquence d’ADN promotrice: Le Promoteur Plusieurs ARN Polymérases transcrivent en série 1 même gène = nombreux ARN

3 ARN Polymérases, 3 étapes (P53) RNAPol I: ARNr (sauf 5S); RNApol II: ARNt; RNApol III: ARNm +5S Initiation Elongation Terminaison

Les ARN des eucaryotes sont souvent des Pré-mRNA La plupart des ARNm sont des transcrits Ires, ou Pré-ARNm, de gènes morcelés (intron/exon) qui par épissage alternatif peuvent générer plrs ARNm différents (dans le noyau!) Donc 1 GENE = PLUSIEURS ARNm = PLUSIEURS PROTEINES Seulement 20 à 25000 gènes chez l’homme !!!

Régulation de l’expression (P56) 1/ contrôle de la transcription, 2/ L'épissage du transcrit primaire (contrôle de la maturation de l'ARN), 3/ Contrôle de l’export de l'ARN, 4/ Contrôle de la dégradation de l'ARNm 5/ Contrôle de la traduction, 6/ Contrôle de la maturation des protéines (modifications post-traductionnelles)

Régulation de la transcription (P54) Les Facteurs de Trancription Généraux (FTG) initient: Régulation activent ou inhibent à distance +/-

Devenir des ARN (P56) Traductions : Cytoplasmique ARNt - aminoacyl ARNt Exportation Traductions : Cytoplasmique Associée au Réticulum Endoplasmique Rugeux (ou Granuleux)

L’ARNt (P58) Petites molécules d'ARN (70 à 90 nucl.) Se lient par une extrémité (anticodon) à un codon de 3 nucléotides au niveau de l'ARNm et par l’autre extrémité à l’AA déterminé par ce codon: Séquence polypeptidique alignée selon la séquence nucléotidique de l'ARNm (code génétique) Chaque ARNt porte un des 20 AA, sous forme d’amino-acyl-ARNt: Aminoacyl-ARNt synthétase

Le ribosome Petite sous-unité Liaisons de l’ARNm Grosse sous-unité: Liaisons des ARNt 3 ARN + 49 protéines 1 ARN + 33 protéines Site catalytique de la synthèse protéique par mise en proximité des « acteurs » ARNm et ARNt-AA

Mécanisme P57 Initiation Elongation (en 3 étapes) Site P Site A Ribozyme P57 GTP Terminaison = codon Stop L’énergie de liaison est fournie par l’hydrolyse de l’aminoacyl-ARNt et est catalysée par la peptidyl transférase qui est un ARNr!

Compartimentation de l’expression des gènes: (P56) Noyau = Transcription Cytoplasme = Traduction Multiples niveaux de régulation!

Traduction cytoplasmique (P59) Dans le cytoplasme, les polyribosomes fournissent les protéines du cytoplasme et du noyau. 300 aa/20 s!

Traduction associée au RER: (P59) translocation dans la lumière du RER Fabrication des protéines du SMI, les protéines trans-membranaires et sécrétées. C’est l’ARNm qui spécifie le destin du polypeptide par la synthèse d’une séquence signal peptidique (15 à 30 aa) N-ter reconnue par un récepteur du réticulum SRP (Signal Recognition Protein) Le polypeptide en cours de fabrication est co-transloqué dans la lumière du RER au travers de sa membrane (= Protéines trans-membranaires)