Université Hassan II AIN CHOCK Faculté de Médecine et de Pharmacie Casablanca - Cours de Biologie - Pr. Tahiri Jouti N. Année Universitaire 2007-2008

Biosynthèse des Protéines

Introduction être vivant : ensemble de caractères qui * définissent son identité * permettent de le distinguer de ses semblables * constituent le phénotype qui dépend des protéines produites

Du gène à la protéine Ces protéines sont synthétisées à partir de l’ensemble des gènes ou génôme

Terminologie - ADN : Acide Désoxyribonucléique - ARN : Acide Ribonucléique * ARNm : ARN messager * ARNt : ARN de transfert - Gène - Codon, Anticodon, Code génétique

ADN : Acide Désoxyribonucléique ADN = succession de nucléotides Un Nucléotide : - 1 base * purique (A,G) ou * pyrimidique (C,T) - 1 sucre = désoxyribose - 1 phosphate

ADN : Acide Désoxyribonucléique

Gène ou Unité de transcription - Gènes des eucaryotes discontinus avec : * régions codantes = exons et * régions non codantes = introns - Gènes des procaryotes continus : succession de régions codantes

Gène ou Unité de transcription Séquence de l’ADN transcrite en : * ARNm qui code pour une protéine ou * ARNt ou * ARNr ou

ARNm : ARN messager ARN : chaîne simple * monocaténaire = succession de ribonucléotides * orientée Un Nucléotide : - 1 base * purique ou pyrimidique (C,U) Thymidine remplacée par Uracile (U) - 1 sucre = ribose remplace désoxyribose - 1 phosphate

Codon et Anticodon Codon : Séquence de 3 nucléotides de l’ARNm codant pour un Acide Aminé Anticodon : Séquence de 3 nucléotides de l’ARNt complémentaires d’un codon spécifique de l’ARNm

ARNt : ARN de transfert - formée de 3 boucles - en forme de T : - chaîne simple monocaténaire, orientée - formée de 3 boucles - en forme de T : * boucle du milieu : anticodon * extrémité 3’ = site de fixation acide aminé

ARNt : ARN de transfert

ARNt ou ARN de transfert - est un « traducteur » - connaît les 2 langages : nucléique et protéique - se lie de façon spécifique à un acide aminé - possède * un groupe de 3 nucléotides = anticodon COMPLEMENTAIRES * d’un groupe de 3 nucléotides de l’ARNm = codon

Code Génétique Est la transposition * d'un alphabet de 4 lettres (A, U, G, C) de l'ARN messager A * un alphabet de 20 lettres (les 20 acides aminés) des protéines

Code Génétique 4 types de nucléotides / codon : 3 nucléotides - 4³= 64 possibilités de combiner nucléotides en codons correspondant à 20 acides aminés reste donc 44 codons supplémentaires

Dégénérescence du Code Génétique 44 codons supplémentaires correspondent : * 3 codons stop ou non-sens * les 41 autres sont des synonymes qui codent pour différents acides aminés Dégénérescence du Code Génétique

Code Génétique - Définit la correspondance entre * une série de codons de l’ARNm et * un acide aminé GCA GCC AAC Ala = Alanine Asn = Asparagine GCG AAU GCU

Code Génétique

Biosynthèse des Protéines Transcription + Traduction - transcription : synthèse d‘ARN à partir de l’ADN (dans le noyau) - traduction : synthèse de protéines à partir de l’ARNm (dans le cytoplasme)

La Transcription Met en jeu plusieurs enzymes   ARN-polymérase I dans nucléole synthèse ARN ribosomiques ARN-polymérase II synthèse ARNm ARN-polymérase III synthèse des petits ARN (ARNt,ARNr 5 S….)

Les Etapes de la Transcription L’INITIATION LA SYNTHESE LA MATURATION L’INITIATION : L’ARN polymérase se fixe sur le promoteur du gène

l’ARN prémessager = Le Transcrit Primaire La Synthèse liaison entre ADN et ARN polymérase permet * l’ouverture de la double hélice * la catalyse de l’insertion des ribonucléotides (5’ → 3’) Formation d’1 brin ARN = l’ARN prémessager = Le Transcrit Primaire

La Synthèse Le Transcrit Primaire - présente * des séquences codantes = exons interrompues * par des séquences non codantes = introns - Est complété par * une queue polyadénine * une tête riche en guanine = la Coiffe

La Maturation Le transcrit primaire est traité par un complexe enzymatique 1/ les introns sont excisés = l'épissage 2/ les exons se relient entre eux l’ARN produit, plus court passe dans le cytoplasme C’est l’ARNm ou ARN messager mature

La Traduction L’interprétation des codons d’ARNm en acides aminés a lieu au niveau du ribosome qui reçoit : * les ARNt : transporteurs des acides aminés * l'ARNm qui contient l’information nécessaire synthèse de la protéine

La Traduction La traduction se décompose en trois étapes : - l'initiation : formation du complexe d'initiation - l'élongation : fixation d’un nouvel acide aminé à la chaîne peptidique en cours de synthèse - la terminaison : libération de la chaîne peptidique

L’Initiation la petite sous-unité 30 S du ribosome forme un complexe avec : * l’ARNm au niveau du codon initiateur = AUG, codant pour la méthionine * l’ARNt portant la formylméthionine initiale = ARNt initiateur

L’Initiation - La grande sous-unité 50 S va alors s’ajouter Le ribosome 70 S est complet - La traduction se réalise avec des polysomes polysome = l’ARNm et plusieurs ribosomes Chaque ARNm est décodé par plusieurs ribosomes   - Les ribosomes lisent l’ARNm dans le sens 5’3’

Les Sites du Ribosome deux sites de fixation de: l’ARNt porteur de l’Acide Aminé = site A - l’ARNt porteur de la Chaîne Peptidique en cours d’élongation = site P Initialement, la formylméthionine est fixée dans le site peptidique P par son ARNt = ARNt Initiateur

L’Elongation - Le codon (ARNm) situé après le codon initiateur détermine l’anticodon (ARNt) qui va se fixer - Un deuxième aminoacyl-ARNt se fixe sur le site A de la grande sous-unité

L’Elongation - rupture de la liaison entre la formylméthionine et le premier ARNt - formation d’une liaison peptidique entre * le groupement COO- de la formylméthionine (acide aminé 1) et * le groupement NH3+ de l’acide aminé 2 porté par un ARNt

L’Elongation - la formation de cette liaison peptidique est catalysée par une peptidyl-transférase - cette activité enzymatique est portée par la grande sous-unité - obtention d’un dipeptide logé dans le site A de la grande sous-unité.

L’Elongation le ribosome se déplace d’un codon Un nouveau codon (codon 3) se trouve en face du site acide aminé la Translocation

La Terminaison - se produit quand le ribosome se retrouve « en face » d’un codon-stop sur l’ARNm: UAG, UGA ou UAA - Ces trois codons ne codent pour aucun acide aminé aucun ARNt ne viendra se loger dans le site A

La Terminaison - coupure de la liaison entre le dernier ARNt et le dernier acide aminé de la chaîne polypeptidique - La chaîne polypeptidique est libérée - Les 2 sous-unités du ribosome se dissocient