Le code génétique et Traduction Pr B.AIT ABDELKADER CPMC

Traduction de l’information portée par l’ARNm -Biosynthèse des protéines I- Le code génétique : L’ARNm copie les messages codés dans l’ADN et dirige la synthèse des protéines grâce à un simple code chimique de 3 nucléotides (bases) = un codon. 4 nucléotides différents doivent définir l’expression 20 a.a 4 x 4 x 4 = 64 combinaisons possibles (triplets) 20 a.a 1-1 Signification des codons de l’ARNm (voir tableau) C’est l’expression des ≠ts codons possibles grâce à la traduction de polynucléotides synthétique de composition connue en proteines .

LA TRADUCTION Le code génétique

64 codons = 20 acides aminés + codons d’arrêt Le code génétique 1 codon → 1 acide aminé 64 codons = 20 acides aminés + codons d’arrêt Il y a de la redondance dans le code génétique: plusieurs codons donnent le même acide aminé Collège Lionel-Groulx Figure 17.4, p. 341

Le code génétique Cadre de lecture: L’ARN doit être lu dans le bon sens et à partir du bon endroit pour former une protéine fonctionnelle. Sens 5 ’→ 3 ’ Figure 5.26, p. 91 CAGUGGAGUGCGGUU = CAG UGG AGU GCG GUU Gln Trp Ser Ala Val ≠ AGU GGA GUG CGG Ser Gly Val Arg Collège Lionel-Groulx

1- 2 Propriétés du code génétique -Le code génétique est un code à triplets Le code génétique est un code dégénéré = certains a.a correspondent à plusieurs codons dits codons synonymes. -Le code génétique est ponctué : il présente des codons non sens (codons stop). Ainsi UAA, UAG, UGA = des codons de ponctuation alors que les 61 autres codons sont traduits en a-a- - Le code génétique est non chevauchant Le code génétique est universel

2- Biosynthèse protéique Les facteurs principaux impliqués dans la phase cytoplasmique de la biosynthèse des protéines sont : -Le modèle, détenteur de l’information = ARNm -Le système de lecture = les ribosomes -Les adaptateurs = les ARNt assurant la correspondance entre les codons de l’ARNm et les a-a -Le stock cellulaire d’a.a -Un fournisseur d’energie (ATP,GTP) -Des systèmes enzymatiques et des facteurs protéiques s’associant temporairement aux ribosomes et conditionnant leur fonctionnement.

2-1 Activation des Acides Aminés : Dans le cytoplasme, les différents a.a sont amenés à un état énergétique élevé grâce à l’ATP en présence d’une enzyme spécifique à chaque a.a et à chaque ARNt ou l’amino acyl ARNt synthétase . On dira que les a.a sont activés quand ils sont sous forme d’un aminoacyl-ARNt. Il existe au moins une enzyme pour chacun des 20 acides aminés. Ces enzymes ont une double spécificité : elles reconnaissent spécifiquement un acide aminé et elles reconnaissent spécifiquement le tRNA non chargé correspondant

. Etapes de l’activation de l’acide aminé L’aminoacyl-tRNA synthétase hydrolyse un ATP en AMP (liaison riche en énergie) L’enzyme active l’acide aminé en liant sa fonction acide avec la fonction acide du phosphate α de l’AMP (liaison anhydride mixte riche en énergie). (Le pyrophosphate est aussitôt détruit par une pyrophosphatase). L’acide aminé ainsi activé est transféré ensuite avec sa liaison riche en énergie sur une des fonctions alcool secondaires du ribose de l’AMP 3’-terminal du tRNA. L’ARNt chargé se lie ensuite au ribosome pour la synthèse de la protéine. NB l’a.a se relie sur l’extrémité 3’ de l’ARNt par son groupement COOH.

Cette phase n’est possible qu’en présence de: 2-2 Les trois étapes de la synthèse d’une chaine polypeptidique : Les sous-unités des ribosomes sont dissociées dans le cytoplasme. Une cascade d’événements va former un complexe d’initiation. Initiation L’initiation de la traduction débute par l’attachement à l’extrémité 5’ de l’ARNm : -La petite sous unité du ribosome (40S eucaryote, 30S procaryote) + AA-ARNt (le1er aminoacyl-ARNt : le 1er a.a transporté par l’ARNt est la méthionime chez les eucaryotes et la méthionine formylée chez les procaryotes) -Fixation de la grande sous unité ribosomale au complexe précédent. Cette phase n’est possible qu’en présence de: des facteurs protéiques d’initiation IF ( 5 ou 6 eucaryotes, 3 procaryotes) + GTP + ATP

le ribosome possède 2 sites : Site A aminoacyl où se fixe en 1er l’ARNt ou site de reconnaissance. Site P peptidyl au niveau duquel sera transloqué la chaîne polypeptidique en formation

Les codons sont espacés sur le schéma pour des raisons de clarté. Les sous unités du ribosome ne sont pas à l’échelle . Un ribosome couvre en moyenne 30 nucléotides sur l’ARNm

MECANISME DE LA TRADUCTION (1) Initiation Liaison deux ARNt grâce à leur anticodon complémentaire au codon. Le brin d'ARNm s'attache au ribosome Formation d’une liaison covalente entre les 2 acides aminés

-Elongation. Des facteurs d’élongation EF sont nécessaires à cette étape . 1)Le site A du ribosome qui est libre fait appel au deuxième AA-ARNt +GTP +EF. 2)Formation de la liaison peptidique entre le groupement carboxyle de la méthionine que l’ARNt libère et le groupement amine du second aa grâce à une peptidyl transférase en présence d’ATP . 3) transfert du dipeptide ARNt du site A au site P. 4) Le site A devient libre de nouveau et prêt à accueillir un 3ème aminoacyl ARNt Le ribosome progresse pas à pas le long de l’ARNm de sorte à libérer à chaque fois le site A de reconnaissance des AA-ARNT

MECANISME DE LA TRADUCTION (2) Elongation Le ribosome avance de trois nucléotides Le premier ARNt quitte le ribosome Un nouvel ARNt se positionne dans le site « libre » du ribosome

MECANISME DE LA TRADUCTION (3) Elongation (suite) La synthèse s’arrête au niveau d’un codon STOP et le polypeptide est libéré

Remarques Après libération du polypeptide, les ribosomes dissociés sont capables de s’engager dans de nouveaux cycles de synthèse La lecture d’un même ARNm se fait par plusieurs ribosomes en même temps avec un petit espacement de 15 à 20 nm A la fin de la traduction, la protéine néo synthétisée peut faire l’objet d’une liaison avec des glucides à l’intérieur du réticulum endoplasmique (Glycosylation), elle peut être fonctionnelle à l’intérieur même de la cellule, ou être libérée à l’extérieur de la cellule après un passage par l’appareil de Golgi (Exocytose)

EXPRESSION DE L’INFORMATION GENETIQUE récapitulatif (1) Chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un codon de l'ARNm. Chaque codon de l'ARNm correspond à un anti-codon spécifique de l'ARNt. Chaque anti-codon correspond à un acide aminé spécifique. DONC : chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un acide aminé.

EXPRESSION DE L’INFORMATION GENETIQUE récapitulatif (2)