INTRODUCTION

Les bases azotées

Nucléosides et nucléotides

Structure I des acides nucléiques

Structure II de l'ADN

Structure II de l'ARN

Propriétés physicochimiques hybridation

Acides nucléiques et information génétique

Transfert d'information

BIOSYNTHESE DE L'ADN

La réplication chez les eucaryotes

La réplication chez les procaryotes

La transcription inverse

Différence entre procaryotes et eucaryotes

BIOSYNTHESE DE L'ARN

Transcription chez les eucaryotes

Transcription chez les procaryotes

ARN replicase ou ARN synthétase

BIOSYNTHESE DES PROTEINES

Traduction chez les eucaryotes

Traduction chez les procaryotes

Différences

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Formules des acides nucléiques

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Définitions

Spectrophotométrie

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Actualités dans le monde de la biochimie

La stéréographie

Transcription chez les eucaryotes

Chez les procaryotes il n'y a pas vraiment de noyau, alors que chez les eucaryotes il est très clairement définit. Ainsi, les procaryotes peuvent coupler transcription et traduction, mais les eucaryotes non. La transcription chez les eucaryotes se passe dans le noyau et la traduction se fera dans le cytoplasme.

La formation des ARN se fait grâce à 3 ARN polymérase ADN dépendantes:

La transcription ne nécessite pas d'amorce contrairement à la réplication. La synthèse se fait de 5'->3' comme pour la réplication mais ici, il n'y a pas d'activité exonucléasique : aucune correction n'est possible. Pour les eucaryotes (comme pour les procaryotes) les tRNA et rRNA sont transcrits en précurseurs qui subissent des clivages pour pouvoir fournir plusieurs rRNA et tRNA selon l'opéron. Les tRNA ainsi obtenu n'ont pas de 5'CCA3' en général. Ils doivent donc subir une maturation (voir partie biosynthèse des protéines), ajout de CCA, méthylation...

L'ARN pol ADN dépendante ou transciptase

Cette enzyme catalyse la réaction suivante :

w ATP + x GTP + y CTP + z UTP ---> [(AMP)w,(GMP)x,(CMP)y,(UMP)z] + ( w + x + y + z ) PPi

Comme pour la réplication :

• L'ADN sert de matrice (template),
• La synthèse (ici d'ARN) se fait de 5'->3',
• Se passe en 3 étapes : initiation, élongation, terminaison,
• L'initiation se fait au niveau d'une région particulière (ici promoteur),
• La synthèse nécessite l'ouverture de l'ADN,
• La terminaison se fait au niveau d'une région particulière (ici terminateur).

Particularité de la transcription :

• Les brins d'ARN ont une purine en 5' : pppA ou pppG,
• Seul 1 des 2 brin de l'ADN est transcrit,
• 1 gène -> 1 chaine peptidique.

Maturation de l'ARNm

L'ARNm dans les cellules eucaryotes ressemble à ceci :

ORF signifie open reading frame, c'est la phase ouverte de lecture, la partie codante. Alors que juste après la transcription on a un hnRNA (hétérogène nucleaire) qui ressemble à:

Cet hnRNA a donc subit plusieurs maturations successives:

1. Coiffe en 5',
2. Polyadénylation en 3',
3. Elimination des introns.

1. Coiffe en 5'

Cette coiffe empèche la dégradation en 5' de l'ARN par des exonucléases et augmente l'affinité des enzymes de la traduction pour cet ARN.

La guanine rajoutée est ensuite méthylée par la guanine-7-méthyl transférase sur le n7. La guanine peut être méthylée sur la base ou sur le ribose.

2. Polyadénylation en 3'

Cette queue polyA est ajoutée grâce à la polyA polymérase. Les seuls ARN échappant à cette maturation sont ceux codant pour les histones. La polyadénylation protège l'extrémité 3' de l'ARN des exonucléases. Cette queue polyA est une aubaine pour les biochimistes car elles est très utile pour séparer des ARNm d'autres ARN grâce à des colonnes d'oligo-dT (ou U) sépharose. Elle permet la synthèse d'ADNc en appariant un fragment dT qui sert d'amorce à la reverse transcriptase.

3. Splicing, excision-épissage

Chez les eucaryotes, un gène n'est pas une séquence codante mais un ensemble de séquences codantes (exons) séparées par des séquences non-codantes (introns).

Séquences consensus des introns avec les extremités des 2 exons voisins :

Le splicing se fait grâce à des hnRNP, ce sont des complexes ribonucléoprotéiques.

Première étape de la maturation : clivage de l'ARN en 5' de l'intron.

Deuxième étape : formation d'une boucle par liaison 2'-5' entre le G terminal de l'intron et a interne à l'intron (voir la séquence consensus juste ci-dessus).

Troisième étape : transesterification, le OH du G (en 3' de l'exon) attaque la liaison entre intron et exon, l'intron est libéré et les 2 exons sont liés.

Cette efficacité est évidemment due aux séquences consensus mais aussi grâce aux snurps (small nuclear binonucleoprotein particles) qui sont en fait des snRNAs (small nuclear rnas) associés à des protéines.

L'élimination des introns peut se faire spontanément par un processus auto-catalytique. Il en existe de 2 types : les introns du groupe I et les introns du groupe II. La différence réside dans l'hydroxyle qui attaque:

• groupe I : 3' OH du G ou du GMP
• groupe II et pré-mRNA d'origine nucléaire : le 2' OH du A interne (dans l'intron) proche de l'extrémité 3' de l'intron.

On appelle ribozyme un ARN doué d'activité catalytique.

Pour l'ARN de virus l'auto-excision se fait grâce à des structures dites en têtes de marteau. Cette structure est composée de 2 brins, un petit brin d'ARN qui peut faire environ 20 nucléotides et clive le brin complémentaire à un endroit très précis.

Avec un même pré-mRNA, si on fait un type d'épissage on aura un type de protéine. Si on change le type d'épissage, on aura une autre protéine.

Il existe des sites d'épissage fort, faible, proximal (proche) et distal (distant). Si deux sites forts sont occupés, le site proximal est prioritaire. Les sites forts sont prioritaires faces aux sites distals.

Et entre un site proximal faible et un site distal fort, lequel est prioritaire?

Avec la protéine asf (alternative binding protein) le site proximal est prioritaire.

Sans la protéine asf (alternative binding protein) le site fort est prioritaire.

Vous en voulez encore ?

Transcription chez les procaryotes

Comme pour la réplication :

• L'ADN sert de matrice (template),
• La synthèse (ici d'ARN) se fait de 5'->3',
• Se passe en 3 étapes : initiation, élongation, terminaison,
• L'initiation se fait au niveau d'une région particulière (ici promoteur),
• La synthèse nécessite l'ouverture de l'ADN,
• La terminaison se fait au niveau d'une région particulière (ici terminateur).

Les procaryotes possèdent 1 seule RNA pol, mais celle-ci est constituée de plusieurs sous-unités:

Cet holoenzyme se charge de la synthèse d'ARNt,r ou m indifféremment.

Le core enzyme se lie à l'ADN à n'importe quel niveau et n'entraîne pas l'ouverture de la double hélice d'ADN. L'holoenzyme se lie à l'adn sur des sites de fixation spécifiques (promoteurs) et entraine l'ouverture de l'ADN à ce niveau. La synthèse de l'ARN avec comme matrice un des 2 brins d'ADN peut commencer. Très rapidement sigma se détache, car il a une forte affinité pour ce site, si il reste l'élongation ne se fait pas.

Quelques chiffres :

• L'hybride ARN*ADN fait 12 paires de bases.
• L'ouverture se fait sur 17 paires de bases.
• l'enzyme recouvre 60 paires de bases d'ADN.

Contrairement à l'ADN pol, l'ARN pol n'a pas d'activité exonucléasique (activité correctrice). Mais le manque d'activité correctrice est sans gravité pour plusieurs raisons:

• Il n'y a pas de transmission à la descandance,
• Le taux d'erreurs est relativement faible : 10^-4 à 10^-5,
• Il y a beaucoup de molécules d'ARNm,
• Le temps de demi-vie de l'ARNm est relativement court.

Seul un des 2 brins d'ADN est transcrit à la fois mais les produits de transcription peuvent provenir d'un des 2 brin ou des 2 brins.

Le point de départ est le nucléotide numéro +1, c'est la paire de base qui correspond au premier nucléotide de l'ARN. Le point de départ fait partie du promoteur. Il existe 2 séquences consensus en amont du point de départ :

• Séquence -10 ou encore TATA box (car riche en A et en T)
• Séquence -35

Ces 2 séquences sont séparées par 17 paires de bases, ce nombre est important car il est conservé au travers des espèces.

La terminaison peut se faire de 2 façons:

Spontanément : terminaison indépendante du facteur rho. La séquence de l'ADN est une séquence palindromique riche en GC suivit de A: l'ARN va donc être constituée d'une séquence palindromique (C)n (G)n suivit de U. Ceci forme une tige boucle stable suivit d'un poly RU apparié aux poly DA. L'appariement entre RU et DA est peu stable, l'ARN se décroche de l'ADN de façon spontanée, l'ADN se referme et l'enzyme minimum libère l'ADN.

Facteur rho : rho est une protéine héxamérique qui se lie à l'ARN grâce à la protéine NUSa qui est fixée au niveau d'une tige boucle de l'ARN en cours de synthèse. Cette tige boucle est due à une séquence particulière de l'ADN appelée site nut. La formation de la tige boucle ralenti l'enzyme minimum favorisant la liaison de NUSa à l'ARN. Une fois rho fixée sur l'ARN elle se dirige vers l'extrémité 3' qui est en cours de synthèse. Lorsqu'elle a rattrapée l'extrémité 3' elle décroche l'ARN. L'ADN se referme et l'enzyme minimum libère l'ADN.

Vous en voulez encore ?

Replication de l'ARN chez les virus à ARN

Cette enzyme ou encore ARN polymérase ARN dépendante est utilisée par les virus à ARN pour la réplication de leur génome ribonucléique. L'ARN des virus peut être + (=ARNm), - (ARN complémentaire) voir un duplex ±, il y a donc différentes stratégies de réplication.

L'ARN réplicase est codée par le génome du virus soit partiellement, soit totalement. La seule différence avec l'ARN pol des cellules est la matrice : l'ARN au lieu de l'ADN. Un brin - permet la synthèse de nombreux brins + en même temps :

Les brins + qui sont des ARNm ne possèdent que 4 gènes chez le bactériophage Qβ :

• Un pour la protéine de capside,
• Un pour la protéine de maturation,
• Le gène d'une des sous-unité de l'ARN réplicase,
• Un pour la protéine de lyse.

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