Titre Les protéines

plan 2 2. Synthèse des protéines. 2.1. Biosynthèse. * 2.1.1. Structure du ribosome. * 2.1.2. Structure des ARN de transfert. * 2.1.3. Etape d’initiation. * 2.1.4. Etape d’élongation. * 2.1.5. Etape de terminaison. 2.2. Translocation. * 2.2.1. Protéines exportables. * 2.2.2. Protéines membranaires. 2.3. Glycosylation. * 2.3.1. Au niveau du REG. * 2.3.2. Maturation au niveau de Golgi.

2.1.1 rib 2.1. Biosynthèse. * 2.1.1. Structure du ribosome. Les ribosomes sont des structures complexes formées de chaînes peptidiques et d’ARN. Les ARNr jouent un rôle important: Sélectivité des ARN de transfert (ARNt) Rigueur dans la traduction Fixation des facteurs protéiques Polymérisation des acides aminés On a démontré que les ARNr possédent une activité catalytique. Les protéines ne seraient présentent dans le ribosome que pour leur assurer une conformation correcte.

Cas du ribosome bactérien. Les 2/3 des ribosomes sont constitués d’ARN * 2.1.1. Structure du ribosome. 2.1. Biosynthèse. Cas du ribosome bactérien. 2.1.1 Petite sous-unité 30 S Grande sous-unité 50 S Ribosome 70 S Diamètre: 20 nm 21 protéines ARN 16 S ARN 5 S 34 protéines M: 2 500 kDa ARN 23 S Les 2/3 des ribosomes sont constitués d’ARN

2.1.1 2.1. Biosynthèse. * 2.1.1. Structure du ribosome. Cas du ribosome bactérien. 2.1.1 3 ARNt positionnés sur les sites A, P, E Ces sites forment une cavité tapissée par une hélice bicaténaire d’ARNr 16S Petite sous-unité 30 S Grande sous-unité 50 S Site A (aminoacyle) Site P (peptidyle) Site E (peptidyle) ARNm Site de fixation des facteurs Site de transfert

Cas du ribosome eucaryote. Cas du ribosome bactérien. * 2.1.1. Structure du ribosome. 2.1. Biosynthèse. Cas du ribosome eucaryote. Cas du ribosome bactérien. 2.1.1 rib euc Petite sous-unité 40 S Petite sous-unité 30 S Grande sous-unité 50 S Grande sous-unité 60 S Ribosome 80 S Les ribosomes eucaryotes possèdent la même structure et la même organisation que leurs homologues procaryotes, mais ils sont plus complexes et plus gros. Retour plan

2.1.2 ARNt 2.1. Biosynthèse. Les ARNt sont responsables de la traduction de la séquence de codons de l’ARNm en une séquence d’acides aminés. Il possède une séquence (anti-codon) complémentaire du codon correspondant à l’acide aminé dont il a la charge. * 2.1.2. Structure des ARN de transfert. Bras TYC 5’ CCA-3’ Site accepteur d’acide aminé. Bras DHU Chez les eucaryotes, la séquence terminale CCA est ajoutée par une enzyme. Forme en L due à la présence de 2 doubles hélices Y = pseudo-uridine m2G = diméthylG Anti-codon D = dihydro-U

2.1. Biosynthèse. * 2.1.2. Structure des ARN de transfert. 2.1.2 code gén A chaque codon correspond un acide aminé. Il existe 20 AA codés par l’ARNm, ce qui impose l’existence de codons de 3 nucléotides. Nbre codons= Nn N: nbre de nucléotides existants n: nbre de nucléotides par codon Nbre codon = 43 = 64 61 codant 3 non sens (codons stop) Il correspond au démarrage de lecture. Il existe des redondances: 1 AA est codés par plusieurs codons. Un seul AA ne possède qu’un codon.

2.1.2 Wobble 2.1. Biosynthèse. Retour plan * 2.1.2. Structure des ARN de transfert. 2.1.2 Wobble Il existe de fortes ressemblances entre les codons codant pour les mêmes AA. UAA Dans la plupart des cas, le troisième nucléotide est permutable. GAG Effet « wobble » (flottement) GAA Un codon est capable de s’apparier avec plusieurs anticodons différents dans certaines conditions. Il n’existe que 3 ARNt pour la Leu anticodon codon C - - - - G A - - - - U U - - - - A ou - - G G - - - - U ou - - C I - - - - U, - - C ou - - A I = inosine Nucléotide dérivé de la guanine (modification post-transcriptionnelle)

Au début de la traduction, le ribosome se fixe toujours sur le codon d’initiation AUG (Mét). Cela permet de définir le cadre de lecture. Chez les eucaryotes, les facteurs d’initiations (eIF-…) sont plus nombreux. eIF-4G élimine les régions bicaténaires et attache l’extrémité 5’ à la 3’ (circularisation de l’ARNm) 2.1.3 init 2.1. Biosynthèse. Etape 2: Accès au premier ARNt Etape 1: Fixation de l’unité 30 S sur le codon d’initiation. Etape 3: Assemblage du complexe d’initiation. * 2.1.3. Etape d’initiation. La méthionine correspond à l’extrémité N-terminale. Elle est souvent éliminée par la suite. L’ARNm bactérien possède une séquence spécifique (séquence de Shine-Dalgarno) complémentaire de l’extrémité 3’ de l’ARNr 16S. site P IF-3 AUG IF-1 IF-2 GDP IF-2 GTP IF-2 empêche l’union prématurée avec la sous-unité 50 S Le premier ARNt porte une Formyl-méthionine Il permet également la bonne fixation de ARNtmet sur le site. Retour plan

2.1.4 él 2.1. Biosynthèse. Etape 2: Formation de la liaison peptidique. Etape 1: Sélection des aminoacyl-ARNt. * 2.1.4. Etape d’élongation. E P A 5’ 3’ La formation de la liaison est une réaction spontanée sans apport d’énergie et catalysée par la peptidyl transférase. hydrolyse GTP. Tu est un facteur d’élongation qui fixe le GTP. AA-ARNt Tu-GTP La régénération de Tu-GTP nécessite un autre facteur d’élongation EF-Ts. L’activité catalytique est située sur l’ARNr 23S. Il s’agit d’une ribozyme.

2.1.4 él 2.1. Biosynthèse. Retour plan * 2.1.4. Etape d’élongation. Etape 4: Libération de l’ARNt désacylé. Etape 3: Translocation. Etape 2: Formation de la liaison peptidique. EF-GTP 5’ 3’ P A E L’hydrolyse du GTP induit les changements de conformation nécessaires à la translocation. Le cycle dure 0,05 s. Le plus long est de sélectionner le bon AA-ARNt

Les eucaryotes possèdent 2 FT - eFT-1: reconnaît codons 2.1.5 terml 2.1. Biosynthèse. * 2.1.5. Etape de terminaison. 5’ 3’ P A E Les eucaryotes possèdent 2 FT - eFT-1: reconnaît codons eFT-3: fixe GTP La bactérie possède 3 FT (RF en anglais) FT-1: UAA & UAG FT-2: UAA & UGA FT-3: fixe GTP hydrolyse GTP. FT-1 ou 2 + FT-3 / GTP Retour plan

2.2.1 transl exp 2.2. Translocation. SRP: « protéine reconnaissant le signal » 2.2.1 transl exp Fixation de la SRP sur le peptide signal Fixation de la SRP sur son récepteur Ouverture du canal 2.2. Translocation. * 2.2.1. Protéines exportables. Translocation SRP Séquence signal Coupure du peptide signal cytoplasme Récepteur de SRP Lumière REG Canal de translocation (translocon) Retour plan

2.2.2 transl mbr 2.2. Translocation. Retour plan Synthèse d’une protéine dont l’extrémité N est dans la lumière du REG. Synthèse d’une protéine dont l’extrémité N est dans le cytoplasme. 2.2. Translocation. * 2.2.2. Protéines membranaires. Retournement du segment (mécanisme ?) Ouverture latérale du canal et libération du segment hydrophobe. Ouverture latérale du canal et libération du segment hydrophobe. Fin de la synthèse hors du canal. Fin de la synthèse par le canal.

2.3 glycosylation 2.3. Glycosylation. Principe. Presque toutes les protéines synthétisées par les ribosomes liés au REG (Exportables ou membranaires) sont des glycoprotéines. Les glucides jouent un rôle important dans le fonctionnement des protéines: Anticorps (groupe sanguin) Interactions avec d’autres macromolécules. Ligands (hormone / récepteur) Etiquetage (migration vers les compartiments cellulaires. 2.3. Glycosylation. * 2.3.1. Au niveau du REG. Création de liaisons non covalentes. Conformation tridimensionnelle. « Pliage » de la protéine.

2.3 glycol 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. Les glucides sont fixés sur une molécule de dolichol phosphate par une série de glycosyl transférase. Le dolichol phosphate est une chaîne aliphatique (hydrophobe) qui s’intègre à la membrane du REG. Réactions cytoplasmiques. Réactions dans la lumière. UDP-sucre Dol-(P) UMP Dol-(P)-(P)-sucre Dol-(P) Dol-(P)-(P)-(sucre)n+1 Dol-(P)-sucre Dol-(P)-(P)-(sucre)n

NAG = N-AcétylGlucosamine 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 2.3 glycol 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique face cytoplasmique. Glycosyl transférase UDP cytoplasme UMP P P lumière NAG NAG = N-AcétylGlucosamine

1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 2.3 glycol 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. cytoplasme P lumière NAG Mannose

2.3 glycol 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 2ème étape: Basculement. 3ème étape: formation de la chaîne polysaccharidique face luminale. 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. Ce dolichol phosphate mannose (avec un seul phosphate) est synthétisée sur la face cytoplasmique du REG, puis bascule vers la face luminale. cytoplasme P P lumière NAG Glycosyl transférase Mannose

2.3 glycol 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 3ème étape: formation de la chaîne polysaccharidique face luminale. 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. cytoplasme P lumière NAG Mannose Glucose

2.3 glycol 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 3ème étape: formation de la chaîne polysaccharidique face luminale. 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. 4ème étape: transfert à la protéine. Il s’agit d’une N-glycosylation: la chaîne polysaccharide est transférée sur l’amine d’une asparagine qui fait partie d’une séquence Asn-X-Ser ou Asn-X-Thr Cette étape se produit pendant la translocation de la protéine. cytoplasme P lumière NAG Mannose Glucose

2.3 glycol 2.3. Glycosylation. Principe. * 2.3.1. Au niveau du REG. 4ème étape: transfert à la protéine. 3ème étape: formation de la chaîne polysaccharidique face luminale. 1ère étape: formation de la chaîne polysaccharidique. Asn cytoplasme P P lumière Oligosaccharyltransférase NAG Mannose Retour plan Glucose

Ce phénomène est analogue pour les protéines membranaires. Retour plan RCG réseau cis Golgien 2.3.2 golgi Les protéines de la lumière du REG sont transportées jusqu’au RCG par des vésicules (vésicules de transition) qui fusionnent avec le saccule cis. cis trans Selon le modèle de « maturation des citernes » il existe un phénomène de tapis roulant où les citernes cis se transforment progressivement en citerne trans. RTG réseau trans Golgien 2.3. Glycosylation. C’est au cours de ce mouvement que les chaînes polysaccharidiques sont transformées. * 2.3.2. Maturation au niveau de Golgi. Ce phénomène est analogue pour les protéines membranaires.

2.3 maturation 2.3. Glycosylation. Golgi non coloré Mouvements membranaires * 2.3.2. Maturation au niveau de Golgi. 2.3 maturation Vésicules de transition REG Membrane plasmique Lysosome Golgi non coloré Coloration de la nucléoside diphosphatase présente dans les saccules trans. Coloration de la phosphatase acide présente dans le réseau trans. Coloration par osmium Il est réduit dans les saccules cis.

2.3 maturation Golgi 2.3. Glycosylation. FIN * 2.3.2. Maturation au niveau de Golgi. 2.3 maturation Golgi Les différentes enzymes réparties dans les saccules modifient la chaîne glucidique.