Expression des gènes Comparatif entre procaryotes et eucaryotes 1

Comparaison procaryotes/Eucaryotes 2TSbc
Expression des gènes
Comparatif entre procaryotes et eucaryotes
La majeure partie des connaissances de biologie moléculaire a d'abord débuté par l'étude des
phénomènes chez les cellules procaryotes.
Les mécanismes présentent des différences nettes entre les deux types cellulaires, cependant
de nombreux points communs existent au niveau des grands mécanismes de la réplication, de
la transcription et de la traduction.
1- la réplication et la structure des gènes
Procaryotes
• Mécanisme semi-conservatif et
bidirectionnel
• ADN circulaire
• Sites Ori :début de la réplication
Eucaryotes
• Mécanisme semi-conservatif et bidirectionnel
• ADN linéaire
• Sites d'origines de réplication : régions ARS
(Autonomously replicating sequences) identifiés chez
la levure
• 3 enzymes distinctes DNA polymérases : • 5 enzymes : Nomenclature différentes
 DNA polymérase α : retrouvée dans le
DNA pol I :
noyau, constituée de 4 sous-unités ( une activité
primase, une autre à activité polymérase) : synthèse du
brin retardé ?
DNA pol II :
 DNA polymérase δ : Semble associée avec α
dans le noyau. Présente 2 sous-unités possède en
DNA pol III :
plus de l'activité polymérase une activité 3'5'
exonucléase : Synthèse (et correction continu) du brin
directeur ?
 DNA polymérase γ : retrouvée d'abord dans
les mitochondries (rôle spécifique de
polymérisation ADN mitochondrial ? )
 DNA polymérase β : appelée aussi PCNA
(proliferating cell nuclear antigen), fonction
voisine de la sous unité β de la DNApol III de
Escherichia coli
 DNA polymérase ε : remplace δ pour des
réactions de réparations ?
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Organisation des gènes :
Procaryotes
Gènes continus
Promoteur
Opérateur
Eucaryotes
Gènes discontinus
Gène continu
La plupart des gènes eucaryotes possèdent des
séquences nucléotidiques qui ne codent pas pour des
séquences polypeptidiques. Ce sont des "séquences
intervenantes non traduites" appelées aussi ….
Les gènes sont donc morcelés
2- La transcription des gènes :
2-1- Les séquences promoteurs:
Procaryotes
• Boite "Pribnows" :
5'-TataaT 3'
région -10
• Séquence région -35
Schéma de l'unité de transcription :
Eucaryotes
• boite "Hogness" : TATA box
5'-TATA 3' région -25 à -30
• CCAAT box région -70
• GC box :
région -80 à -160
Schéma de l'unité de transcription :
2-2- Les séquences régulatrices :
Procaryotes
Eucaryotes
Ces séquences se situent toujours loin des
gènes dans la séquence nucléotidique. Ils
peuvent être en amont ou en aval du gène ou
des gènes impliqués.
• Séquences "Enhancers" = séquences
stimulatrices
• Séquences "Silencers" = séquences
inhibitrices
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2-3- Les ARN polymérases DNA dépendantes :
Procaryotes
• 1 enzyme chez E.coli
α2ββ'σ
Eucaryotes
3 classes d'enzymes
• RNA polymérase I :transcrit les gènes de classe I
(ARN ribosomiques)
Activité polymérase portée par la sous • RNA polymérase II :transcrit les gènes de classe II
unité …. du Core de l'enzyme.
(ARN messagers)
Activité de reconnaissance portée par
la sous-unité …..
• RNA polymérase III :transcrit les gènes de classe
IIII (ARN de transfert)
2-4- Les étapes de la transcription :
Procaryotes
• Initiation :
Rôle des séquences promoteurs et de
l'enzyme
Eucaryotes
• Initiation :
Rôles des promoteurs mais aussi de facteurs
protéiques (protéines de chocs thermiques)
Rq :cas des gènes de classe III :présence de
promoteur à l'intérieur du gène
• Élongation :
• Terminaison :
- terminaison ρ dépendante
- terminaison ρ indépendante
• Élongation :
idem
• Terminaison :
Mal connu
2-5- Les étapes post-transcriptionnelles :
Procaryotes
Eucaryotes
• La transcription est couplée à la
• Existence de transcrits primaires = ….
traduction (absence de ……..
la synthèse protéique débute avant la
fin de la transcription.
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Maturation des transcrits primaires
1° étape : Addition d'une Coiffe en 5 '
(perte de l'extrémité libre 5'OH du ribose)
Rôle ?
2° étape : Addition d'une queue poly A en 3'
• Action d'une endonucléase (séquence signal)
5'Cap
séquence signal
5'Cap
séquence signal
3'
3'OH
•Action d'une polyadénylate polymérase
AAAAAA 3'OH
5'Cap
Mécanisme d'épissage
Les transcrits primaires d'ARN contiennent encore les séquences correspondantes aux introns.
L'épissage est le mécanisme qui consiste à
Deux mécanismes possible de maturation des ARNs :
Sites multiples de clivage
Épissage alternatif
ADN
ADN
A1
A2
(sites poly A)
Transcrit primaire
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5'
Transcrit primaire
5'
polyadénylase
- - -AAAA
épissage
-AAAA
ARNm matures
5'Cap
- -- -AAAA
5'Cap
-AAA
5'Cap
Remarque:
Existence de sites signals: pour les gènes de classe II
5'
Étapes de la maturation
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-AAAAA
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3- La traduction
3-1- Au cours des étapes de la traduction :
Procaryotes
• Ribosomes :
Eucaryotes
• Ribosomes :
• Initiation :
- 1° acide aminé :rôle de formyl
methionine
• Initiation :
- 1° acide aminé :rôle de Methionine normale
- reconnaissance du chapeau 5' par la sous unité
40S du ribosome
• Transcription/traduction :
• Transcription/traduction :
3-2- Modifications post-traductionnelles :
Procaryotes
Eucaryotes
• Élimination du résidu N-terminal :
• Élimination du résidu N-terminal :
Résidu formylMet :action d'une formylase et Résidu Met :; action d'une aminopeptidase
d'une aminopeptidase
• Modification des chaînes latérales des • Modification des chaînes latérales des
résidus d'acides aminés dans la chaîne résidus d'acides aminés dans la chaîne
polypeptidique :
polypeptidique :
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polypeptidique :
polypeptidique :
Glycosylation:
Hydroxylation :
Phosphorylation :
Protéines membranaires ou d'exportation Protéines membranaires ou d'exportation :
:
• Synthèse assurée par des ribosomes liés à • Synthèse assurée par des ribosomes liés à la
la membrane cytoplasmique
membrane du réticulum endoplasmique
• Existence de peptides signals
• Existence de peptides signals
Chez les eucaryotes, le passage de la membrane du RE est facilité par une protéine :
SRP (Signal Recognition Particle) Æ ARN 7s + 6 protéines différentes.
• La protéine SRP reconnaît un récepteur sur membrane RE = protéine d'amarrage.
• le ribosome porteur de la charge protéique naissante est amené au niveau du système
de translocalisation (comportant 2 protéines membranaires = ribophorines I et II).
• traversée de la protéine en cours de synthèse à travers la membrane du RE.
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Ribosomes
Réticulum
Endoplasmique
Cytosol
Golgi
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