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Quel est l'avantage de la façon dont les eucaryotes initient la traduction ?

Quel est l'avantage de la façon dont les eucaryotes initient la traduction ?


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Le mécanisme de traduction eucaryote et procaryote est légèrement différent. Le mécanisme de traduction eucaryote présente-t-il un avantage ?

Edit : Je veux spécifiquement savoir pourquoi le ribosome eucaryote s'attache d'abord à l'ARNt puis à l'ARNm, mais le ribosome procaryote peut le faire dans n'importe quel ordre. Y a-t-il un avantage du premier ?


Pour autant que je le comprends (et je vais commencer par dire que l'initiation est ne pas mon point fort), mais les procaryotes utilisent la belle AGGAGG Séquence Shine-Dalgarno. Habituellement autour de 8 pb en amont du codon d'initiation, c'est cette séquence que le ribosome procaryote recherche pour initier la traduction. Il le fait à travers une région complémentaire dans la séquence 3' de l'ARN ribosomique. Lors de la liaison complémentaire, le ribosome et l'ARNm sont correctement liés. Pratique!

Chez les eucaryotes, cependant, il n'y a pas de séquence SD consensus, donc un mécanisme différent doit être utilisé ; le complexe de 40S et d'ARNt de méthionine sert à cet effet. Les deux scannent ensemble l'ARNm, à la recherche d'un AOT codon d'initiation dont l'ARNt est complémentaire. Cela rassemble finalement le ribosome complet (40S + 60S) pour commencer la traduction.


Synthèse des protéines

00:00:07.26 Salut. Je m'appelle Rachel Green.
00:00:09.12 Je suis à la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins
00:00:11.18 et au Howard Hughes Medical Institute,
00:00:13.04 et ce dont je vais vous parler aujourd'hui
00:00:14.15 est la synthèse des protéines,
00:00:16.01 un événement moléculaire de haute fidélité.
00:00:18.22 Ainsi, la synthèse des protéines est également connue sous le nom de traduction
00:00:21.21 et, comme beaucoup d'entre vous le savent,
00:00:23.24 c'est la dernière étape du dogme central.
00:00:25.24 Le dogme central, bien sûr,
00:00:27.08 est le processus par lequel l'information génétique
00:00:29.04 se transforme en matière
00:00:31.20 - les protéines dans la cellule -
00:00:33.19 qui remplissent la plupart des fonctions de la cellule.
00:00:35.22 L'information génétique se trouve sous forme d'ADN,
00:00:38.04 cette molécule double brin
00:00:40.01 construit de blocs de construction nucléotidiques,
00:00:43.06 et cette molécule d'ADN double brin
00:00:44.29 doit être transcrit sous une forme différente
00:00:47.01 que nous appelons ARN,
00:00:48.20 construit de blocs de construction similaires, appelés nucléotides.
00:00:51.10 L'ARN doit finalement être traduit
00:00:53.29 sous une forme différente,
00:00:55.10 vraiment un polymère très, très différent,
00:00:57.16 connu sous le nom de protéine,
00:00:58.14 et la protéine est composée d'acides aminés.
00:01:00.11 Ainsi, nous voyons que le processus de traduction
00:01:02.13 fait vraiment référence au fait que l'acide nucléique,
00:01:04.18 qui est l'information génétique,
00:01:06.07 est constitué de blocs de construction nucléotidiques
00:01:08.08 connu comme A, C, G et T dans l'ADN,
00:01:10.00 ou A, C, G et U en ARN,
00:01:13.15 et cette information doit être transformée, ou traduite,
00:01:16.00 dans la teneur en acides aminés,
00:01:18.22 ou un polymère d'acides aminés que nous appelons protéines.
00:01:21.26 Et nous voyons ici que l'ADN, en fait,
00:01:24.16 est-ce une molécule plutôt linéaire
00:01:26.15 avec deux brins d'acide nucléique,
00:01:28.22 et cette information code la grande diversité des protéines
00:01:31.20 trouvé dans toutes les cellules.
00:01:33.15 On peut donc penser à la traduction
00:01:35.13 comme une véritable marche processive le long d'un modèle linéaire.
00:01:37.16 Le modèle fournit les informations
00:01:39.21 sous forme de nucléotides,
00:01:41.13 et le long de ce modèle linéaire
00:01:42.27 nous allons avoir des molécules adaptatrices
00:01:44.28 qui reconnaissent les informations dans ce modèle linéaire,
00:01:47.04 et ces molécules adaptatrices
00:01:49.10 vont être attachés aux blocs de construction d'acides aminés
00:01:51.14 qui vont en fait être assemblés de manière itérative
00:01:53.20 pour fabriquer le peptide ou la protéine.
00:01:56.27 On voit ici la chaîne protéique s'allonger de plus en plus
00:01:59.26 et, finalement, nous atteignons la fin de la région codante de la protéine,
00:02:02.24 et nous avons une protéine complète qui a été fabriquée.
00:02:05.16 Il s'agit donc d'une marche itérative et linéaire
00:02:07.13 d'une molécule adaptatrice le long d'un modèle,
00:02:10.26 et je pense que c'est la meilleure façon de commencer à penser à
00:02:13.13 qu'est-ce que la traduction,
00:02:14.23 parce que ce doit être ainsi que la traduction a commencé au début.
00:02:16.19 Nous devions avoir de simples molécules adaptatrices
00:02:18.13 qui a pris les éléments constitutifs des acides aminés,
00:02:20.04 qui doit avoir été activé chimiquement d'une manière ou d'une autre,
00:02:23.14 et ont marché le long et les ont ligaturés ensemble séquentiellement.
00:02:26.04 Et autour de ce processus simple,
00:02:27.27 vraisemblablement dans un monde primordial,
00:02:29.26 a augmenté le processus de traduction,
00:02:31.13 qui est maintenant un logiciel très sophistiqué
00:02:33.08 et événement très réglementé
00:02:34.28 réalisée par le ribosome,
00:02:36.25 qui est une machine époustouflante,
00:02:38.19 en quelque sorte dans sa simplicité,
00:02:40.10 dans le fait qu'il s'agit du simple événement qu'il catalyse,
00:02:42.17 et étonnant dans la complexité avec laquelle.
00:02:45.11 la façon dont il catalyse ces événements.
00:02:48.25 Alors, ce que je vais faire aujourd'hui
00:02:50.21 se concentre sur deux domaines généraux.
00:02:51.26 Nous allons commencer par décrire les différents acteurs
00:02:53.26 qui sont impliqués dans le processus,
00:02:55.15 y compris les ARN messagers, les ARNt,
00:02:57.08 les protéines, les ribosomes.
00:02:59.02 tous les joueurs.
00:03:00.20 Et puis nous allons parler séquentiellement
00:03:02.04 sur le processus de traduction,
00:03:03.24 que nous pouvons décomposer en quatre étapes de base :
00:03:05.25 le processus d'initiation,
00:03:07.24 que vous verrez s'appeler trouver l'AUG,
00:03:10.02 ou le site de départ
00:03:11.20 allongement, qui est le processus de
00:03:14.06 ajoutant de manière itérative un acide aminé à la chaîne en croissance,
00:03:17.03 la chaîne protéique en croissance,
00:03:19.02 et nous allons parler des éléments de vitesse et de précision
00:03:21.07 et leur pertinence
00:03:23.12 alors nous passerons à l'étape de résiliation,
00:03:25.04 c'est-à-dire quand, à la fin d'une région de codage,
00:03:27.09 le ribosome et la machinerie
00:03:29.04 doit arrêter la synthèse des protéines
00:03:31.02 et enfin, la machinerie de synthèse des protéines
00:03:33.00 doit être recyclé pour recommencer,
00:03:35.18 et nous allons nous promener
00:03:36.20 à travers chacune de ces étapes ensemble.
00:03:39.26 Donc, les joueurs. sur quoi allons-nous nous concentrer en premier?
00:03:42.02 Les joueurs.
00:03:42.24 Nous allons commencer à parler du code génétique.
00:03:45.02 Nous allons parler des adaptateurs,
00:03:46.23 qui sont connus sous le nom d'aminoacyl-ARNt.
00:03:48.28 Nous allons parler du modèle d'ARN messager,
00:03:50.26 qui est la copie de l'ADN double brin
00:03:53.03 qui code l'information génétique.
00:03:54.25 Et nous allons parler de ces
00:03:57.01 à la fois dans le domaine bactérien de la vie
00:03:58.18 et le domaine eucaryote de la vie.
00:03:59.26 C'est là que nous avons le plus appris
00:04:01.18 et il existe des différences significatives
00:04:03.20 dont nous aimerions discuter.
00:04:05.14 Ensuite, nous allons parler du catalyseur de cet événement,
00:04:07.22 le ribosome,
00:04:09.06 et enfin sur certains des nombreux facteurs
00:04:10.25 impliqués dans la facilitation de cet événement.
00:04:15.28 Donc, pour commencer par le code génétique.
00:04:18.00 le code génétique est vraiment au cœur de la traduction.
00:04:20.26 C'est l'ensemble des règles qui nous dit
00:04:22.28 comment on passe d'un alphabet à un autre
00:04:25.06 - comment nous passons des nucléotides aux acides aminés.
00:04:28.01 Donc, comme je l'ai mentionné, il y a 20 acides aminés différents,
00:04:30.02 et il y a quatre blocs de construction différents,
00:04:32.05 et donc tout code qui
00:04:34.22 couvrent ces acides aminés complémentaires
00:04:36.21 doit probablement être plus gros qu'un code à une lettre
00:04:38.18 ou un code à deux lettres.
00:04:40.02 En fait, code à trois lettres
00:04:41.26 peut couvrir la complexité de 20 acides aminés,
00:04:44.04 et le code à trois lettres,
00:04:45.18 si vous prenez 4 et l'élevez à la 3ème puissance,
00:04:47.12 il y a 64 groupes de lettres différents
00:04:50.06 qui pourrait spécifier les 20 acides aminés différents,
00:04:52.24 et il s'avère que c'est ce sur quoi la nature s'est installée
00:04:55.02 comme code.
00:04:57.00 correspond à trois lettres nucléotidiques
00:04:58.24 à un seul acide aminé.
00:05:00.14 Donc, cela signifie qu'il y a 64 codons
00:05:02.01 qui pourrait couvrir, facilement, les 20 acides aminés,
00:05:04.05 et nous pouvons voir que si nous regardons le code génétique,
00:05:06.25 les règles sont décrites ici pour nous.
00:05:11.07 On voit qu'à la première position du codon,
00:05:13.02 nous pouvons avoir un U, C, A ou G,
00:05:14.28 à la deuxième position, nous pouvons avoir un U, C, A ou G,
00:05:17.24 et à la troisième position, nous pouvons avoir un U, C, A ou G.
00:05:20.16 Ce sont les lettres nucléotidiques de l'ARN.
00:05:23.23 Chacun de ces codes à trois lettres
00:05:25.18 correspond à un seul acide aminé,
00:05:27.10 et nous pouvons voir, par exemple, que,
00:05:29.20 si nous regardons ici dans le coin supérieur gauche,
00:05:31.16 qu'un UUU correspond à un acide aminé phénylalanine.
00:05:37.01 Donc, le code doit également être intégré
00:05:39.24 comment commencer la synthèse des protéines
00:05:41.08 et comment mettre fin à la synthèse des protéines,
00:05:43.03 et nous voyons que la synthèse des protéines,
00:05:44.27 ou nous avons appris que la synthèse des protéines
00:05:46.24 commence par une méthionine.
00:05:48.20 Le codon triplet qui spécifie la méthionine est AUG
00:05:51.16 nous le voyons ici sur le côté gauche de la table des codons.
00:05:54.20 Donc, il s'avère que dans chaque cadre de lecture ouvert
00:05:57.12 ou chaque élément
00:06:00.24 qui spécifie la production d'une protéine donnée,
00:06:03.02 commence généralement par un résidu de méthionine, un AUG.
00:06:06.19 Nous voyons que le code spécifie également des arrêts,
00:06:08.24 et nous regardons dans le coin supérieur droit du tableau des codons
00:06:10.28 et nous voyons qu'il y a trois arrêts :
00:06:12.19 UAA, UGA et UAG.
00:06:15.16 Et donc quand un ribosome lit le long
00:06:17.18 à la fin d'une région de codage,
00:06:19.09 il attend un arrêt et c'est comme ça qu'il sait
00:06:21.05 pour arrêter de fabriquer des protéines.
00:06:23.08 Nous voyons aussi que certains acides aminés
00:06:25.10 sont spécifiés par un seul codon.
00:06:26.28 Par exemple, le tryptophane n'a qu'un seul codon,
00:06:29.22 cet UGG au milieu de la boîte de codon stop,
00:06:32.10 et en fait il y a un codon méthionine,
00:06:34.14 qui est AOUT.
00:06:36.18 Alors que d'autres codons, par exemple la leucine,
00:06:38.26 ont jusqu'à six codons qui spécifient leur identité.
00:06:43.04 Voici ce que nous entendons par code redondant :
00:06:45.28 un certain nombre d'acides aminés sont spécifiés
00:06:47.27 par plus d'un codon.
00:06:49.14 L'autre caractéristique que vous remarquez est que tous les codons spécifient quelque chose,
00:06:52.19 et c'est ce que nous entendons par non ambigu.
00:06:54.09 Quel que soit le codon que vous atteignez,
00:06:56.00 quelle que soit la combinaison de trois nucléotides que vous atteignez,
00:06:58.21 ils spécifieront toujours un acide aminé.
00:07:01.15 Voilà quelques-unes des principales caractéristiques du code.
00:07:04.04 Une autre caractéristique du code qui vaut la peine d'être connue
00:07:06.18 est que le code est construit, ou a été assemblé,
00:07:09.06 d'une manière conservatrice,
00:07:10.24 tel que s'il y a une mutation
00:07:12.20 qui se passe dans votre région de codage,
00:07:14.08 cela finit généralement par avoir une conséquence relativement mineure,
00:07:18.08 et nous pouvons le voir ici.
00:07:20.03 Si nous comparons la lysine et l'arginine,
00:07:22.01 qui sont deux acides aminés chargés positivement,
00:07:24.11 une seule substitution de nucléotide
00:07:26.04 pourrait vous faire passer d'une lysine à une arginine,
00:07:28.02 et c'est une substitution assez conservatrice.
00:07:30.20 De même, nous pouvons regarder ici en bas
00:07:32.22 et nous voyons de l'aspartate et du glutamate.
00:07:34.24 Ce sont deux acides aminés chargés négativement,
00:07:36.24 où substitution d'un seul nucléotide
00:07:38.17 a une conséquence relativement modeste.
00:07:40.07 Donc, ce sont des fonctionnalités intéressantes qui sont intégrées dans la table de codons,
00:07:42.26 ou le code génétique.
00:07:45.02 Donc, le prochain composant dont nous allons parler est l'ARNt.
00:07:48.01 C'est la molécule adaptatrice qui
00:07:49.15 interprète l'information génétique
00:07:51.12 et va apporter avec lui un acide aminé,
00:07:53.13 donc vraiment l'ARNt est au cœur de la synthèse des protéines.
00:07:56.08 C'est la molécule
00:07:58.01 qui prend un alphabet et le met dans un autre alphabet.
00:08:01.04 Donc, l'idée d'un adaptateur
00:08:03.00 était en fait postulé
00:08:06.26 dès les années 1950 par Francis Crick,
00:08:08.15 qui a réalisé qu'il devait y avoir une telle molécule
00:08:10.06 qui interpréterait l'information génétique
00:08:12.03 et portent un acide aminé,
00:08:14.00 et quelques années plus tard,
00:08:15.20 pas beaucoup d'années,
00:08:17.04 Hoagland et Zamecnik
00:08:18.17 a en fait trouvé une activité, une activité d'ARN dans des extraits,
00:08:20.26 qui pourrait réellement s'attacher
00:08:22.17 aux acides aminés radiomarqués,
00:08:24.12 et que ces acides aminés radiomarqués
00:08:26.15 s'est retrouvé dans les fractions protéiques des cellules.
00:08:28.18 Ils ont également découvert qu'il s'agissait d'un processus dépendant du GTP et de l'ATP,
00:08:31.09 et tout cela a du sens
00:08:33.04 dans le contexte de notre compréhension actuelle de la traduction.
00:08:35.23 Donc, en fin de compte, cette activité d'ARN
00:08:37.24 a été identifié comme un ARNt,
00:08:39.15 et la structure de base en 2 et 3 dimensions
00:08:41.26 de cette molécule est montré ici.
00:08:44.00 Sur la gauche, nous voyons la structure bidimensionnelle typique
00:08:46.10 d'un ARNt.
00:08:47.29 Nous l'appelons une feuille de trèfle.
00:08:49.22 Il est composé de quatre tiges
00:08:51.28 et trois boucles différentes,
00:08:53.10 et ces éléments apportent toutes les propriétés intéressantes
00:08:55.12 d'un ARNt.
00:08:57.00 Nous voyons au bas de l'ARNt
00:08:58.22 il y a cet élément appelé la boucle anticodon,
00:09:00.16 et c'est sur la tige de l'anticodon,
00:09:02.12 et ce que fait cette partie de la molécule
00:09:04.12 est-ce qu'il a un motif à trois nucléotides
00:09:06.06 que nous appelons l'anticodon
00:09:07.29 qui va interagir avec le codon
00:09:10.18 ça va être dans l'ARN messager
00:09:12.20 de manière antiparallèle.
00:09:14.13 La machine va lire 5' à 3'
00:09:16.12 et l'anticodon va se positionner
00:09:18.18 dans la direction opposée
00: 09: 20.12 pour lire le code en formant des interactions d'appariement Watson et Crick
00:09:22.29 entre le codon et l'anticodon.
00:09:26.21 L'autre extrémité de la molécule qui est probablement la plus intéressante
00:09:29.00 est cette extrémité accepteur de l'ARNt.
00:09:30.22 Nous l'appelons la fin de l'accepteur.
00:09:32.20 Il y a toujours un CCA - queue CCA terminale de 3',
00:09:35.16 et c'est sur cette queue CCA 3' que l'acide aminé est placé.
00:09:39.25 Il existe deux autres structures tige-boucle,
00:09:41.18 la boucle T et la boucle D.
00:09:42.28 Ils sont appelés la boucle T et la boucle D
00:09:44.21 car ils contiennent des nucléotides intéressants modifiés post-transcriptionnellement
00:09:48.24 qui ont donné leur nom à ces boucles,
00:09:51.01 mais la chose la plus importante à savoir sur ces boucles
00:09:53.10 est qu'ils aident, en trois dimensions, à rapprocher la molécule.
00:09:55.22 Donc, nous voyons qu'un ARNt, en trois dimensions,
00:09:57.29 ressemble plus à une structure en forme de L qu'à une feuille de trèfle,
00:10:01.10 et on voit que la boucle rose et la boucle orange se rejoignent
00:10:03.11 - la boucle D et la boucle T -
00:10:04.23 ils forment des interactions tridimensionnelles intéressantes
00:10:06.17 qui stabilisent le coude
00:10:08.11 et donnez-lui les propriétés dynamiques
00:10:09.24 qu'un ARNt doit avoir.
00:10:11.13 Nous voyons la boucle de l'accepteur ici,
00:10:13.03 où l'acide aminé va entrer
00:10:16.08 et va être introduit dans le ribosome,
00:10:18.00 et puis il y a la tige anticodon
00:10:19.16 qui va lire le codon dans la matrice d'ARN messager.
00:10:22.18 Donc, une fonctionnalité supplémentaire qui doit être discutée
00:10:25.11 sur la façon dont le code génétique est interprété est,
00:10:27.16 combien d'ARNt y a-t-il généralement dans une cellule
00:10:29.18 afin de reconnaître ces 64 codons
00:10:32.04 qui spécifie ce qu'il y a dans une protéine ?
00:10:34.00 Comme je l'ai mentionné, trois d'entre eux sont des codons stop
00:10:36.02 qui ne sont pas reconnus par les ARNt,
00:10:37.20 mais cela laisse 61 codons.
00:10:39.22 Et ce que nous avons trouvé, c'est que
00:10:41.20 il n'y a jamais autant que 61 ARNt dans une cellule donnée.
00:10:44.13 Il y a généralement 30 à 40 ARNt dans une cellule.
00:10:47.04 Alors, comment ça marche ?
00:10:48.19 Cela signifie que certains ARNt
00:10:50.10 doit reconnaître plus d'un codon,
00:10:52.01 et nous nous référons à un événement connu sous le nom d'oscillation
00:10:56.28 pour expliquer comment un ARNt
00:10:59.22 peut reconnaître plusieurs codons.
00:11:02.08 Ainsi, à titre d'exemple, voici deux codons de phénylalanine :
00:11:04.20 UUC est un codon phénylalanine,
00:11:06.08 et donc en UUU.
00:11:07.24 Et ce que nous savons, c'est qu'il n'y a qu'un seul ARNt
00:11:09.26 qui reconnaît en fait ces deux codons de phénylalanine.
00:11:12.25 L'anticodon de cet ARNt
00:11:15.03 a un AAG, ou GAA dans le sens 5' à 3',
00:11:18.23 et nous voyons que, dans un cas
00:11:20.17 - sur le codon UUC pour la phénylalanine -
00:11:22.15 il y a des interactions parfaites d'appariement Watson-Crick
00:11:24.08 aux trois positions.
00:11:25.22 Cependant, dans le cas où le même ARNt
00:11:28.16 reconnaît le codon UUU,
00:11:30.04 la troisième position ne correspond pas,
00:11:31.24 et nous appelons cela oscillation.
00:11:33.27 Paires de bases Watson-Crick normales.
00:11:35.20 nous pensons à eux comme ça,
00:11:37.10 comme formant un ensemble très spécifique d'interactions
00:11:38.25 qui fait que les nucléotides se font face comme ça,
00:11:40.28 et l'interaction d'oscillation
00:11:43.04 se dérobe un peu.
00:11:44.14 il y a encore plusieurs liaisons hydrogène,
00:11:46.10 c'est toujours une interaction stable, mais pas aussi stable.
00:11:48.08 Et il s'avère que la machinerie de synthèse des protéines
00:11:50.12 permet ce genre d'interaction d'oscillation,
00:11:52.16 seulement à la troisième position,
00:11:54.04 et cela explique comment 30-40 ARNt
00:11:56.11 peut en fait couvrir les 61 codons
00:11:58.20 dans le code génétique.
00:12:01.10 Donc, la prochaine chose dont je veux vous parler
00:12:03.11 comment se fait-il que cette étape clé se passe,
00:12:05.02 qui est que les acides aminés,
00:12:06.28 les 20 acides aminés,
00:12:08.17 se coupler avec ces 30-40 ARNt
00:12:10.14 que je viens de décrire.
00:12:12.06 Et au cœur de ce processus
00:12:13.23 est une enzyme connue sous le nom d'aminoacyl ARNt synthétase
00:12:15.17 et, à vrai dire, cette machine, ou cette enzyme,
00:12:18.05 est une grande partie de la magie de la traduction,
00:12:20.24 parce que c'est l'enzyme
00:12:23.08 qui réalise ou comprend
00:12:25.00 quel acide aminé va sur quel ARNt,
00:12:27.01 et c'est la traduction du code génétique.
00:12:29.22 Donc, il s'avère qu'il y en a environ.
00:12:31.18 il y a exactement 20 aminoacyl-ARNt synthétases dans la plupart des cellules.
00:12:34.00 Il y en a un pour chaque acide aminé dans la cellule.
00:12:36.14 Et la fidélité du processus d'aminoacylation
00:12:39.06 est extrêmement élevé :
00:12:41.18 ils font une erreur environ 1 fois sur 10^5.
00:12:44.04 C'est donc un niveau de fidélité incroyable.
00:12:46.02 Presque toujours, le bon acide aminé
00:12:48.09 s'attache au bon ARNt.
00:12:49.29 Et le processus utilisé par l'enzyme
00:12:51.23 est ce qu'on appelle la relecture.
00:12:53.05 Je vais vous expliquer un peu cela ici.
00:12:55.20 Donc, l'enzyme est montrée en bleu, ici,
00:12:57.19 et il est lié à l'ARNt indiqué en gris,
00:13:00.18 et nous voyons qu'il reconnaît en quelque sorte
00:13:02.17 toute la face de l'ARNt.
00:13:04.12 Ce que nous avons également fait avec cette enzyme,
00:13:06.14 ou dans cette vue moléculaire de l'aminoacyl-ARNt synthétase,
00:13:09.10 est que nous avons décrit deux sites différents
00:13:11.20 qui sont d'une importance critique pour la fonction de cette enzyme.
00:13:14.18 Le premier est le site d'aminoacylation,
00:13:16.28 et c'est en fait le site qui est responsable
00:13:18.18 pour prendre un acide aminé de la solution
00:13:20.20 qu'il reconnaît,
00:13:22.10 l'activer avec une molécule d'ATP
00:13:23.29 en formant une liaison chimique,
00:13:26.01 et finalement transférer cet acide aminé activé
00:13:28.13 sur la fin des ARNt spécifiques qu'il reconnaît.
00:13:32.00 Et ce processus est décrit ici,
00:13:34.02 où l'on voit l'acide aminé carré, ici,
00:13:36.16 l'acide aminé orange,
00:13:37.24 s'attache à cet ARNt, finalement,
00:13:39.18 avec l'aide de l'ATP,
00:13:41.05 parce que l'acide aminé se lie à la synthétase,
00:13:43.08 est activé avec ATP,
00:13:45.00 et est transféré sur l'ARNt.
00:13:48.10 C'est donc l'étape clé de l'aminoacylation.
00:13:51.11 L'autre étape à comprendre, cependant,
00:13:53.07 c'est qu'il y a ce deuxième site, ici,
00:13:54.23 que nous appelons le site d'édition.
00:13:56.23 Et le site d'édition est un site sur l'enzyme
00:13:58.15 qui a l'opportunité
00:14:00.15 pour corriger les mauvaises liaisons,
00:14:02.03 parce que parfois l'enzyme
00:14:03.18 active le mauvais acide aminé,
00:14:05.20 et il le met sur le mauvais ARNt,
00:14:07.10 ou peut-être le bon ARNt,
00:14:09.14 et de quoi ce site d'édition est responsable
00:14:12.05 supprime un acide aminé
00:14:13.12 qui pourrait être mal aminoacylé sur l'ARNt,
00:14:15.26 et c'est ainsi que ce processus aboutit
00:14:17.18 un tel niveau de fidélité.
00:14:19.14 Et c'est vraiment au cœur de la synthèse des protéines.
00:14:22.07 Donc, maintenant nous avons activé les aminoacyl-ARNt.
00:14:24.28 Ils sont prêts pour l'action.
00:14:26.19 Ils sont prêts à faire la synthèse des protéines.
00:14:28.25 Eh bien, laissez-moi vous parler un peu des ARN messagers.
00:14:31.06 Ce sont les éléments
00:14:33.15 qui sont fabriqués à partir de l'ADN double brin
00:14:35.19 dans la cellule bactérienne et eucaryote,
00:14:37.15 et je ne vais pas vous parler des étapes de traitement
00:14:39.25 qui aboutissent à leur résultat final.
00:14:41.12 Ce que je vais vous dire, c'est à quoi ils ressemblent
00:14:43.00 quand ils sont prêts pour la synthèse des protéines.
00:14:44.22 Si nous regardons à gauche, nous voyons
00:14:46.13 les éléments d'un ARN messager bactérien,
00:14:48.06 et nous avons plusieurs choses intéressantes.
00:14:50.08 Premièrement, nous remarquons qu'il semble y avoir
00:14:52.15 plusieurs régions codantes sur l'ARN messager bactérien.
00:14:55.06 Nous nous référons à ce sont des cistrons
00:14:57.00 et nous nous référons aux ARN messagers bactériens
00:14:58.22 comme typiquement polycistronique,
00:15:00.14 ce qui signifie qu'ils codent généralement
00:15:02.16 pour plus d'une protéine,
00:15:03.28 et donc nous voyons, pour cet ARN messager particulier,
00:15:06.10 nous allons fabriquer les protéines A, B et C.
00:15:08.22 Nous voyons que chacun de ces éléments
00:15:12.16 qui codent pour une protéine
00:15:14.01 - nous appelons cela un cadre de lecture ouvert -
00:15:15.19 a un AUG associé,
00:15:17.11 qui est le site de départ,
00:15:18.27 ils ont un codon stop associé,
00:15:21.09 qui est le site de fin,
00:15:22.23 et ils ont cet élément intéressant en amont,
00:15:24.11 qui est appelée région Shine-Dalgarno.
00:15:27.02 Et vous voyez que chaque cadre de lecture ouvert spécifique
00:15:29.12 a sa propre région Shine-Dalgarno.
00:15:31.04 Maintenant, la région Shine-Dalgarno
00:15:32.28 est simplement une piste polypurine
00:15:34.22 qui se trouve dans l'ARN messager
00:15:36.14 qui va faciliter l'identification
00:15:38.17 des sites de départ appropriés dans les ARN messagers bactériens,
00:15:42.08 et nous allons le décrire dans un certain nombre de diapositives.
00:15:45.00 Nous voyons que l'ARN messager eucaryote est assez différent.
00:15:47.07 Nous voyons, tout d'abord,
00:15:48.15 que l'ARN messager que nous montrons ici
00:15:50.29 code pour une seule protéine,
00:15:53.22 et nous appelons cela monocistronique
00:15:55.12 et c'est typique des cellules eucaryotes
00:15:57.17 - la plupart des ARN messagers sont exprimés sous la forme d'un seul cadre de lecture ouvert.
00:16:01.08 Nous voyons que les ARN messagers eucaryotes, bien sûr,
00:16:03.26 ont également un codon de départ et un codon d'arrêt,
00:16:06.04 mais ils ont deux caractéristiques clés
00:16:08.08 qui sont assez différents de ce que l'on voit dans les ARN messagers bactériens.
00:16:11.24 On voit au bout de 5'
00:16:13.29 que l'ARN messager eucaryote
00:16:16.08 a ce que nous appelons une casquette.
00:16:17.26 C'est un nucléotide inhabituel
00:16:19.07 attaché à l'ARN messager
00:16:21.12 via une liaison inhabituelle de 5'-5'.
00:16:24.12 Et il est spécifiquement reconnu
00:16:27.02 par des éléments clés de la machinerie de traduction eucaryote.
00:16:30.18 L'ARN messager eucaryote
00:16:32.05 a également une caractéristique inhabituelle à son extrémité 3'
00:16:34.03 que l'on appelle la queue polyA.
00:16:35.22 Il peut avoir une longueur de 20 ou 50 nucléotides,
00:16:38.20 à des centaines de nucléotides de long,
00:16:40.08 et c'est particulier à l'ARN messager,
00:16:42.00 et au cycle cellulaire,
00:16:43.28 et à l'état d'expression des gènes requis.
00:16:46.18 Et ce sont des fonctionnalités clés
00:16:50.13 qui vont être évalués par la machinerie de synthèse des protéines
00:16:52.17 pour décider de l'efficacité avec laquelle fabriquer ces protéines.
00:16:56.24 Donc, il y a les éléments constitutifs de l'ARN messager,
00:16:58.18 et enfin nous arrivons au ribosome.
00:17:00.04 Le ribosome est l'enzyme
00:17:01.26 qui catalyse la synthèse des protéines,
00:17:04.10 et nous allons parler d'un certain nombre de ses caractéristiques intéressantes.
00:17:06.28 Tout d'abord, nous montrons, ici,
00: 17: 08.26 le ribosome lié à un ARN messager,
00:17:10.24 et nous voyons que l'ARNt
00:17:12.18 - la molécule adaptatrice -
00:17:14.14 s'étend de l'ARN messager jusqu'à la chaîne polypeptidique.
00:17:18.08 En fait, tous les ribosomes sont composés de deux sous-unités.
00:17:21.01 Il y a une sous-unité
00:17:23.05 qui est principalement responsable de l'interprétation du code génétique.
00:17:25.08 C'est là que l'interaction d'appariement de l'ARNm et de l'ARNt a lieu.
00:17:27.26 Nous appelons cela la petite sous-unité.
00:17:30.18 Nous voyons qu'il y a une deuxième sous-unité
00:17:32.08 qui est appelée la grande sous-unité,
00: 17: 34.05 et c'est là que la formation des liaisons peptidiques a lieu,
00:17:36.25 et c'est là que le canal de sortie existe,
00:17:38.16 où le polypeptide émerge
00:17:40.14 à l'arrière du ribosome.
00:17:42.08 Ainsi, tous les ribosomes de tous les organismes ont deux sous-unités.
00:17:45.24 L'autre caractéristique clé à comprendre sur un ribosome
00:17:48.12 est qu'il est principalement composé d'ARN.
00:17:51.06 Les deux tiers de la masse d'un ribosome sont de l'ARN
00:17:54.02 et seulement un tiers de la masse est constitué de protéines.
00:17:55.22 Il existe un certain nombre de protéines,
00:17:57.15 mais généralement un gros ARN dans la grande sous-unité
00:17:59.15 et un gros ARN dans la petite sous-unité.
00:18:01.21 Et l'ARN est vraiment au coeur du ribosome,
00:18:04.08 la machinerie biosynthétique pour la synthèse des protéines.
00:18:08.22 Vous pouvez voir, cependant,
00:18:10.16 que cela ressemble beaucoup à la diapositive précédente que j'ai montrée,
00:18:12.22 où la traduction est simplement le processus itératif
00:18:14.28 d'une marche linéaire le long d'une matrice d'ARN messager.
00:18:17.22 C'est juste que le ribosome va faciliter cette marche.
00:18:20.22 L'autre chose que je voudrais souligner est que
00: 18: 22.19 le ribosome a généralement trois sites de liaison à l'ARNt,
00:18:25.17 et cela permet tous les différents événements
00:18:28.04 qui doivent avoir lieu pendant la synthèse des protéines.
00:18:30.09 Cet ARNt ici est lié à ce que nous appelons le site P,
00:18:32.20 le site peptidyl.
00:18:34.09 C'est là que la chaîne polypeptidique croissante existe.
00:18:36.07 De nouveaux ARNt vont entrer dans ce site du ribosome.
00:18:38.19 C'est ce qu'on appelle le site A, pour le site aminoacyle.
00:18:41.19 Et les ARNt quittant le ribosome
00:18:43.08 se liera en fait à ce troisième site, ici,
00:18:45.06 connu sous le nom de site E, le site de sortie.
00:18:47.18 Nous pouvons voir cela dans le contexte de
00:18:51.14 une structure cristalline du ribosome
00:18:52.26 qui se concentre en fait ici sur l'ARN.
00:18:54.16 Ce que nous voyons en haut est la grande sous-unité du ribosome
00:18:56.28 et en bas se trouve la petite sous-unité du ribosome.
00: 18: 59.14 Nous voyons des ARNt liés dans leurs sites respectifs
00:19:01.20 - le site E, le site P et le site A.
00:19:04.10 Et vous pouvez voir que le composant ARN,
00:19:06.27 ce qui est très facile à voir ici,
00:19:10.18 forme vraiment la forme du ribosome
00:19:12.11 et facilite les interactions avec les ARNt
00:19:14.17 dans ces trois sites de liaison.
00:19:16.22 Je vais montrer une autre vue sur la prochaine.
00:19:19.20 c'est une autre vue du ribosome
00:19:21.06 - c'est une autre structure cristalline qui est sortie -
00:19:22.28 et cela vous montre, vraiment, une image du ribosome
00:19:24.20 du côté.
00:19:26.02 Donc, maintenant, les ARNt font le pont à travers la région d'interface, ici,
00:19:29.01 du centre de peptidyl transférase, ici,
00:19:31.18 où les acides aminés sont ligaturés ensemble,
00:19:33.14 au centre de décodage
00:19:35.02 où l'information génétique est interprétée.
00:19:36.29 Et je pense que c'est une belle vue du ribosome
00:19:39.04 car cela montre clairement dans quelle mesure
00:19:42.02 la traduction doit être cet événement incroyablement coordonné
00:19:44.14 où les ARNt et les ARN messagers
00:19:47.02 passent par cette interface étroite,
00:19:50.16 et qu'il va y avoir beaucoup de mouvement et de réarrangement
00:19:53.04 qui va devoir faciliter ces événements.
00:19:55.24 Et c'est ce dont nous allons parler ensuite.
00:19:58.18 Donc, je veux souligner ici que dans l'évolution de la vie,
00: 20: 02.25 comme nous sommes passés d'organismes probablement plus simples
00:20:06.16 comme des bactéries
00:20:07.20 à des organismes plus complexes comme nous,
00: 20: 09.06 le ribosome est également devenu plus complexe
00:20:10.22 et cela vous donne une idée de cela, ici.
00:20:12.24 Au sommet se trouve le ribosome bactérien,
00:20:14.10 qui est vraiment ce que la plupart des structures initiales
00:20:17.02 qui ont été résolus sur le terrain étaient de,
00:20:19.08 et donc ce contour gris
00: 20: 21.08 est en quelque sorte à quoi ressemble le ribosome bactérien
00:20:23.01 - la grande et la petite sous-unité.
00:20:25.02 Le prochain que nous voyons ici est le ribosome archéal,
00:20:27.06 qu'en fait vous pouvez voir
00:20:29.08 a une complexité supplémentaire.
00:20:30.16 En fait, il y a des protéines supplémentaires
00: 20: 32.08 qui s'est produit dans le domaine archéal de la vie
00:20:34.21 et ajouter de la masse et de la complexité au ribosome.
00:20:37.23 Nous regardons ensuite ici -
00:20:39.09 c'est la structure d'un ribosome de levure,
00:20:42.08 et vous pouvez voir qu'il y a vraiment encore plus de complexité
00: 20: 44.22 qu'il n'y en avait dans le royaume archéal, ou le domaine archéal,
00: 20: 48.10 et vous pouvez voir qu'il y a un ajout de composants protéiques et ARN
00: 20: 50.28 qui rendent le ribosome plus gros et probable
00:20:53.12 plus capable de faire des réactions complexes ou une régulation complexe.
00:20:56.14 Et enfin, un eucaryote supérieur
00:20:58.04 est affiché ici en bas.
00: 20: 59.22 Et ce que nous voyons, en plus de la couche protéine/ARN
00:21:02.22 qui a été ajouté dans les eucaryotes inférieurs,
00:21:05.13 nous avons une couche supplémentaire d'éléments d'ARN
00:21:08.00 qui s'étendent de la surface du ribosome.
00:21:09.28 Ils ont l'air fous, et ce qu'ils font n'est pas clair,
00:21:12.14 mais ils seront probablement
00:21:15.04 reconnu par divers éléments dans la cellule
00:21:17.24 qui contribuent à imposer une réglementation plus complexe.
00:21:19.16 Donc, c'est une manière passionnante
00:21:21.12 pour réfléchir à la fonction des ribosomes.
00:21:23.22 Donc, maintenant nous allons passer
00:21:25.12 aux étapes de base de la traduction
00:21:26.23 et comment tous ces composants que je viens de décrire
00:21:28.24 vont se réunir pour réaliser
00:21:31.14 l'acte de traduire une protéine spécifique.
00:21:33.01 Comme je l'ai mentionné au début,
00:21:34.14 nous allons d'abord parler d'initiation,
00:21:36.04 et c'est vraiment à propos du processus
00:21:38.01 par lequel le ribosome va trouver le codon de départ
00:21:40.23 - le codon de démarrage AUG -
00:21:42.26 et ça va arriver, en fait,
00:21:44.20 par les actions simplement de la petite sous-unité du ribosome.
00:21:46.26 Il va trouver l'AUG
00:21:49.02 et la grande sous-unité va se joindre,
00:21:50.08 et nous parlerons de ces détails chez les bactéries et les eucaryotes,
00:21:52.06 parce qu'ils sont assez différents. N
00:21:54.06 poste, nous allons parler du cycle d'allongement,
00:21:56.03 qui est le processus itératif
00:21:58.02 d'ajouter des acides aminés à la chaîne polypeptidique en croissance,
00:21:59.23 et cela peut être décomposé en plusieurs étapes.
00:22:02.14 Ensuite, nous parlerons de résiliation,
00:22:04.16 qui est la reconnaissance d'un codon stop
00:22:06.04 par les machines spécifiquement responsables
00:22:08.10 pour la reconnaissance des codons d'arrêt.
00:22:09.28 Et enfin, nous parlerons du recyclage des ribosomes,
00:22:11.26 qui est le processus par lequel l'ensemble du complexe
00:22:13.22 est brisé
00:22:16.24 pour permettre le prochain tour de traduction.
00:22:20.00 Donc, je veux mentionner, avant de commencer,
00:22:21.26 qu'en plus du ribosome,
00:22:23.18 l'ARN messager, les ARNt,
00:22:25.19 et le code génétique,
00:22:27.02 il y a un autre ensemble de choses qui est d'une importance critique
00:22:29.08 en biologie moderne,
00:22:30.18 et c'est un certain nombre de facteurs de traduction.
00:22:32.14 Ce sont des protéines
00:22:35.08 qui fonctionnent dans le processus.
00:22:37.01 Ils accélèrent la synthèse des protéines,
00:22:38.24 ils le rendent plus efficace,
00:22:40.08 ils le rendent plus fidèle.
00:22:41.28 ce sont des composants clés dans chaque cycle de synthèse des protéines.
00:22:44.26 Et ce que je vais juste souligner dans cette première vue
00:22:47.10 est qu'il existe des facteurs d'initiation de base,
00:22:50.26 à la fois chez les eucaryotes et chez les bactéries.
00:22:52.26 Vous voyez que dans les bactéries, nous nous référons aux facteurs d'initiation
00:22:55.09 tout comme IF1, IF2 et IF3,
00:22:57.11 et chez les eucaryotes, nous les appelons
00:23:00.02 eIF1A, eIF5B et eIF1.
00:23:02.17 Donc, ce sont des facteurs essentiellement équivalents chez les bactéries et les eucaryotes
00:23:05.17 qui remplissent des fonctions équivalentes
00:23:07.19 que j'appellerai fonctions de base,
00:23:09.12 et nous allons les décrire.
00:23:10.28 Vous pouvez voir aussi qu'il y a un certain nombre
00:23:12.28 des facteurs spécifiques aux eucaryotes
00:23:14.27 qui sont considérés comme responsables
00:23:16.18 pour une partie de la complexité de la régulation des gènes d'ordre supérieur
00:23:19.00 dans les systèmes eucaryotes,
00:23:20.12 et nous parlerons d'un certain nombre de ces facteurs
00:23:22.00 et comment ils participent différemment
00:23:24.06 en spécifiant les détails de l'initiation de la traduction.
00:23:27.29 Ces facteurs fondamentaux sont fondamentalement responsables
00:23:30.05 pour avoir aidé à obtenir cet ARNt
00:23:31.28 - l'ARNt initiateur -
00:23:33.15 lié à ce mois d'août et la traduction a commencé,
00:23:35.18 et cette première étape de l'adhésion des sous-unités,
00:23:38.01 alors que ces autres facteurs spécifiques aux eucaryotes
00:23:40.08 sont plus concentrés sur le capuchon et la queue polyA
00:23:43.26 et leur mécanisme différent pour trouver le site de départ AUG.
00:23:48.18 Nous nous concentrerons également sur certains facteurs
00:23:50.14 qui sont impliqués dans l'allongement
00:23:52.06 et résiliation et recyclage,
00:23:54.04 et vous pouvez voir à nouveau qu'il y a des noms
00:23:55.28 qui correspondent aux facteurs bactériens, à gauche,
00:23:58.00 et les facteurs eucaryotes, à droite.
00:23:59.28 Et ce que je vais vous dire à l'avance, c'est que
00:24:02.14 l'allongement est un processus extrêmement bien conservé,
00:24:04.09 où les trois mêmes facteurs
00:24:06.02 fonctionnent vraiment dans les deux systèmes.
00:24:08.09 Je vais vous parler de la résiliation,
00:24:09.26 qui s'avère être mécaniquement raisonnablement similaire,
00:24:12.28 mais les facteurs qui ont évolué
00:24:15.09 sont vraiment très distincts les uns des autres,
00:24:16.28 et ils ont découvert des façons de faire similaires, mais différentes aussi,
00:24:20.06 et nous en parlerons.
00:24:22.06 Et enfin, je dirai qu'au final,
00:24:24.06 le recyclage est vraiment très différent entre les bactéries et les eucaryotes,
00:24:26.16 et cela finit par présenter des défis uniques
00:24:28.22 pour comprendre la traduction dans ces systèmes.
00:24:33.03 Donc, revenons aux étapes de la traduction.
00:24:35.29 nous allons maintenant commencer par l'initiation
00: 24: 37.15 et suivez comment les ribosomes identifient l'AUG initiateur
00:24:39.26 dans les deux systèmes différents.
00:24:42.09 En pensant à toutes ces étapes, cependant,
00:24:44.20 ce à quoi je veux que vous pensiez, c'est cette traduction, en fait,
00:24:47.16 se produit dans un processus très continu dans la cellule,
00:24:50.24 et vous pouvez donc imaginer que vous avez
00:24:52.25 une matrice d'ARN messager dans la cellule
00:24:55.00 sur lequel les ribosomes se chargent,
00:24:56.19 et vous reconnaissez votre AUG,
00:24:58.01 et vous traduisez et atteignez la fin,
00:24:59.14 et la chaîne polypeptidique est libérée.
00:25:01.04 Mais la cellule n'attend pas la libération d'une chaîne polypeptidique donnée
00:25:04.00 avant de recommencer.
00:25:05.22 Et donc la façon dont vous devriez penser à la traduction
00:25:08.01 qui se passe dans la cellule est dans le contexte de ce que nous appelons un polysome,
00:25:11.15 qui correspond à plusieurs ribosomes
00:25:13.08 chargé sur un seul ARN messager, comme ceci,
00:25:15.17 produisant continuellement des peptides,
00: 25: 17.05 et nous pouvons voir à quoi cela pourrait ressembler dans une cellule
00:25:19.15 quand on regarde cette image EM (microscopie électronique) de traduction dans une cellule
00:25:23.22 prise il y a plusieurs années.
00:25:25.05 Nous voyons une matrice d'ARN messager, ici,
00:25:27.01 répartis le long de cette grille,
00:25:29.00 et nous voyons les ribosomes s'accumuler le long,
00: 25: 31.03 formant les polysomes comme ARN messager
00:25:33.16 est en cours de traduction.
00:25:36.14 Donc. initiation,
00: 25: 38.20 c'est le processus pour trouver l'AUG
00:25:40.02 et ce sera une tâche très différente chez les bactéries et les eucaryotes.
00:25:42.08 Et chez les bactéries et les eucaryotes
00:25:43.24 ça va dépendre des caractéristiques spécifiques de l'ARN messager que j'ai défini.
00:25:47.04 Dans les bactéries,
00:25:49.04 nous avons parlé du motif Shine-Dalgarno,
00:25:51.04 et c'est vraiment la clé pour trouver l'AUG dans les bactéries.
00:25:53.23 Alors que, chez les eucaryotes,
00:25:55.10 nous allons parler d'un processus connu sous le nom d'analyse,
00:25:57.14 et il profite de la casquette et de la queue polyA
00:25:59.28 qui sont spécifiques aux ARN messagers eucaryotes.
00:26:02.23 Mais le but final dans chaque cas
00:26:05.16 est la formation d'un complexe d'initiation
00:26:07.28 qui ressemble à ceci,
00:26:09.26 avec un ARNt initiateur lié au site P du ribosome,
00:26:12.04 reconnaissant l'initiateur AUG dans le modèle.
00:26:17.00 Alors, qu'est-ce que les facteurs.
00:26:19.13 que font les facteurs d'initiation
00:26:21.00 pour aider le ribosome à trouver l'AUG ?
00:26:23.15 Eh bien, je peux vous dire que l'ensemble des facteurs essentiels
00:26:25.26 dans le système eucaryote et bactérien
00:26:27.20 fait à peu près la même chose dans les deux systèmes,
00:26:29.24 c'est-à-dire qu'ils se lient au ribosome par endroits
00:26:32.01 où ils ne veulent pas que les ARNt se lient.
00:26:34.04 Donc, nous voyons que IF3, dans les bactéries,
00:26:36.10 se lie à la petite sous-unité du ribosome bactérien
00:26:38.26 dans cette position, ici.
00:26:40.20 Nous voyons qu'un autre facteur d'initiation
00:26:43.07 se lie au ribosome, ici, de l'autre côté.
00:26:46.07 Et l'endroit où nous voulons que l'ARNt initiateur se lie
00:26:49.10 et trouvez son AUG
00:26:51.05 est entre ces deux positions
00:26:53.00 où les protéines bloquent efficacement l'interaction
00:26:55.05 de la liaison de l'ARNt au mauvais site de liaison de l'ARNt.
00:26:58.07 Et nous cela schématiquement ici sous forme de bande dessinée.
00:27:00.16 Donc, c'est le rôle de ces deux facteurs d'initiation simples, ici,
00:27:04.04 IF1 et IF3, dans les bactéries.
00:27:08.11 Alors, ça y est.
00:27:09.29 Voilà notre ARN messager bactérien.
00:27:11.14 Comment trouvons-nous ce Shine-Dalgarno ?
00:27:12.22 Nous avons deux facteurs d'initiation
00:27:14.07 qui semblent bloquer les mauvais sites sur le ribosome,
00:27:15.27 mais comment obtenir l'ARNt
00:27:18.13 pour se lier à l'AUG ?
00:27:19.23 Et au cœur de ce processus
00:27:21.16 est ce motif Shine-Dalgarno
00:27:23.09 c'est devant chaque cadre de lecture ouvert chez les bactéries.
00:27:26.10 Fonctionnement du motif Shine-Dalgarno
00:27:28.10 c'est une piste polypurine
00:27:30.00 qui se trouve juste en amont du site de démarrage AUG,
00:27:32.20 et il s'avère que le ribosome bactérien,
00:27:34.26 la petite sous-unité du ribosome,
00:27:36.24 contient en fait quelque chose que nous appelons le motif anti-Shine-Dalgarno.
00:27:40.00 J'ai mentionné que la petite sous-unité du ribosome,
00:27:42.02 et la grande sous-unité,
00:27:43.20 sont constitués principalement d'ARN ribosomique,
00:27:45.19 et il y a un motif dans cet ARN ribosomique
00:27:48.14 qui est en fait directement complémentaire
00:27:50.17 au motif Shine-Dalgarno,
00:27:52.10 et il s'y lie directement
00:27:54.06 et attache efficacement l'ARN messager
00:27:56.11 à la petite sous-unité du ribosome,
00:27:57.27 et ce faisant
00:27:59.27 le site de démarrage AUG
00:28:01.24 est alors effectivement positionné dans le site P du ribosome
00:28:03.22 où l'ARNt peut facilement le trouver.
00:28:06.08 Et c'est la magie de la façon dont les ribosomes bactériens
00:28:08.04 identifier les AUG appropriés
00:28:10.04 en chaînes d'ARN messager.
00:28:12.08 C'est ainsi qu'ils trouvent le cadre.
00:28:13.24 ils trouvent le bon pour commencer,
00: 28: 15.14 est-ce qu'ils utilisent le Shine-Dalgarno
00: 28: 17.05 pour s'attacher directement à un motif anti-Shine-Dalgarno dans le ribosome.
00:28:22.04 Donc, chez les eucaryotes, le processus pour trouver un AUG est assez différent
00:28:24.17 parce que nous n'avons pas de motifs Shine-Dalgarno,
00:28:26.24 et ce que nous avons observé.
00:28:28.15 ce que les chercheurs ont observé
00:28:31.00 alors qu'ils étudiaient l'initiation eucaryote
00:28:32.29 était que dans la plupart des messages
00:28:34.12 - 95% des ARN messagers -
00:28:36.02 le premier AUG rencontré
00:28:37.28 à partir de la fin 5' du message
00:28:39.26 est celui qui est utilisé pour démarrer un cadre de lecture ouvert.
00:28:42.28 Et cela les a amenés à réfléchir à l'idée de scanner,
00:28:45.28 et en fait le modèle de numérisation
00:28:48.09 est la voie prédominante
00:28:50.00 que nous comprenions comment se déroule l'eucaryote,
00:28:51.24 qui est en quelque sorte le ribosome
00:28:53.11 commence à l'extrémité 5' d'un ARN messager
00:28:55.05 et scanne jusqu'à ce qu'il trouve le premier AUG,
00:28:57.15 et quand il trouve que AUG,
00:28:59.09 c'est là que commence la traduction.
00:29:01.12 Cette analyse a lieu
00:29:03.07 dans le contexte de bon nombre de ces facteurs d'initiation
00:29:04.26 qui ont été décrites il y a plusieurs diapositives.
00:29:06.16 Nous voyons que certains facteurs d'initiation
00:29:08.13 lier à la casquette.
00:29:10.00 D'autres facteurs d'initiation se lient à la queue polyA.
00:29:12.02 Ils forment un complexe circulaire
00:29:14.12 nous pensons que l'ARN messager a tendance à exister comme ça
00:29:16.22 dans le cytoplasme des cellules eucaryotes.
00:29:18.23 Ce qui se passe ensuite est un complexe ribosomique,
00:29:20.26 qui est en fait lié à ces facteurs
00:29:22.25 qui ressemblent aux facteurs bactériens IF1 et IF3,
00:29:25.24 se lie à l'ARNt initiateur
00:29:27.24 dans le contexte d'un facteur d'initiation appelé eIF2,
00: 29: 31.02 et il scanne le long de cet ARN messager circularisé
00:29:34.07 jusqu'à ce qu'il atteigne le mois d'août.
00:29:36.15 boom, la reconnaissance AUG a lieu,
00:29:38.14 L'hydrolyse GTP a lieu sur eIF2,
00:29:41.12 ce facteur d'initiation clé,
00:29:43.23 et maintenant le complexe est prêt à partir.
00:29:45.16 Il a trouvé l'AUG et il est prêt à partir.
00:29:47.28 La prochaine étape chez les bactéries et les eucaryotes
00:29:49.28 est assez similaire,
00:29:51.09 c'est-à-dire que nous avons besoin de joindre des sous-unités.
00:29:52.14 Nous avons besoin de la grande sous-unité pour entrer. Je
00:29:54.06 n bactéries, c'est facilité
00:29:56.14 par ce facteur connu sous le nom de IF2,
00:29:59.17 et IF2 est une GTPase
00:30:01.11 qui aide à faciliter cette étape de jonction de sous-unité
00:30:02.29 où la petite sous-unité est rejointe par la grande sous-unité
00:30:05.09 et tous les facteurs d'initiation partent.
00:30:07.07 Des événements similaires ont lieu dans le système eucaryote,
00:30:09.13 où, une fois que AUG est reconnu,
00:30:13.07 eIF5B, qui est un homologue de IF2,
00:30:15.15 facilite la même réaction
00:30:17.04 où la grande sous-unité se joint
00:30:18.27 et les nombreux facteurs d'initiation partent.
00:30:21.07 Donc, c'est l'adhésion des sous-unités.
00:30:22.18 C'est la reconnaissance d'AUG.
00:30:23.26 Le ribosome est prêt à fonctionner.
00:30:25.12 Ensuite, ce que nous allons faire
00:30:26.28 parle d'allongement.
00:30:28.04 L'allongement est le processus par lequel
00:30:30.02 chaque acide aminé est ajouté,
00:30:31.17 et cela peut être décomposé en trois belles étapes.
00:30:33.02 La première étape est la sélection de l'ARNt approprié,
00:30:35.18 l'aminoacyl-ARNt approprié.
00:30:38.10 Le suivant est la formation de liaisons peptidiques,
00:30:39.20 où les acides aminés sont liés les uns aux autres.
00:30:42.05 Et puis il y a une étape que nous appelons translocation,
00:30:43.28 où tout le complexe doit être
00: 30: 47.22 déplacé le long du modèle d'ARN messager pour ouvrir le site A
00:30:49.19 pour le prochain aminoacyl-ARNt entrant.
00:30:51.22 C'est un processus très précis
00:30:53.17 et nous parlerons d'un certain nombre d'étapes
00:30:55.04 où la précision est imposée,
00:30:57.10 et c'est un processus relativement rapide,
00:30:59.05 et ces différentes exigences doivent toujours être équilibrées.
00:31:01.26 Si vous allez trop vite, vous ferez plus d'erreurs,
00:31:03.20 et vice versa.
00:31:05.20 Donc, au coeur de la réaction d'élongation
00:31:08.06 est une protéine connue sous le nom d'EFTu.
00:31:10.10 Le 'u' fait référence à instable
00:31:12.02 aux premiers jours de la biologie moléculaire,
00:31:13.29 et c'est probablement la protéine la plus abondante en biologie.
00:31:15.29 5% de la masse des protéines bactériennes
00:31:17.28 est cette protéine particulière,
00:31:20.04 et son travail. la protéine ici est en bleu.
00: 31: 23.07 son travail est de se lier à l'ARNt aminoacylé
00:31:25.16 dès qu'il sort de la synthétase.
00:31:27.04 Il protège le lien labile
00:31:28.26 cet acide aminé activé. c'est un lien labile
00:31:31.12 et cette protéine le protège.
00:31:33.28 Et cette protéine aide à charger les ARNt rapidement,
00:31:36.12 et avec une grande fidélité,
00: 31: 38.02 dans le site actif du ribosome,
00:31:39.14 ou dans le centre de décodage.
00:31:41.10 Ce processus est décrit ici,
00:31:42.20 et je vais juste mentionner quelques caractéristiques
00:31:44.08 de la façon dont ce processus est si précis.
00:31:46.00 La première chose à savoir est que EFTu
00:31:47.24 - cette protéine qui charge l'ARNt dans le ribosome -
00:31:50.20 est une GTPase,
00: 31: 52.17 et il utilise l'énergie de l'hydrolyse du GTP
00:31:54.06 pour aider à évaluer la qualité
00:31:57.13 de l'interaction codon-anticodon
00:31:59.00 dont nous avons discuté au début.
00:32:00.24 Vous pouvez voir ici. voici le ribosome.
00:32:02.28 EFTu va charger l'aminoacyl-ARNt dans le ribosome.
00:32:06.12 Vous pouvez voir qu'il y a un équilibre
00:32:08.08 qui va avoir lieu ici,
00:32:09.24 où le ribosome décide à quel point
00: 32: 12.19 que l'ARNt qui est chargé interagit
00:32:14.14 avec le codon présenté dans le site A,
00:32:16.20 dans le centre de décodage.
00:32:17.28 Et si c'est une belle interaction étroite,
00:32:19.12 que l'ARNt va rester plus longtemps
00:32:20.26 et il sera plus probable de passer à l'étape suivante,
00:32:22.14 qui est une étape d'hydrolyse GTP par EFTu.
00:32:25.06 Si c'est un mauvais classeur
00:32:27.00 il tombera plus facilement
00:32:28.06 et il sera rejeté avant même que l'étape d'hydrolyse du GTP ne soit passée.
00:32:32.02 Nous savons également qu'après l'étape d'hydrolyse du GTP
00:32:34.16 EFTu s'en va
00:32:36.06 et il y a un autre point auquel le ribosome évalue, encore une fois,
00:32:38.27 à quel point cet ARNt se lie et à quel point il est rejeté.
00:32:42.15 ou s'il va être rejeté.
00:32:44.04 Et c'est encore basé sur l'appariement codon-anticodon.
00:32:46.16 Donc, il y a deux opportunités
00: 32: 48.06 auquel le ribosome peut rejeter le mauvais ARNt,
00:32:51.03 et ces événements sont en fait facilités par cette protéine EFTu.
00:32:55.10 Nous savons aussi qu'il y a un événement très magique qui a lieu,
00: 32: 58.01 c'est-à-dire que lorsque le ribosome reconnaît le bon ARNt,
00:33:00.28 des changements de conformation ont lieu dans le ribosome
00:33:03.09 qui accélèrent certaines des constantes de taux avant dans ce schéma
00:33:06.09 - les flèches vertes -
00:33:07.21 rendre ces événements plus rapides
00:33:09.08 lorsque le bon ARNt est lié.
00:33:11.21 Et nous avons une idée de la façon dont cela se produit
00:33:13.07 en examinant certains des détails des structures cristallines.
00:33:15.11 En particulier, ces structures
00:33:17.02 est sorti du laboratoire de Venki Ramakrishnan,
00:33:18.15 et ils nous disent quelque chose d'important
00:33:20.06 sur la façon dont le ribosome reconnaît
00:33:21.24 cette interaction codon-anticodon.
00:33:23.18 Ce que nous voyons à gauche
00:33:25.14 sont des nucléotides universellement conservés
00:33:26.26 qui sont dans l'ARN ribosomique
00:33:28.10 dans la petite sous-unité du centre de décodage,
00:33:29.26 où l'interaction codon-anticodon
00:33:32.12 est en cours d'interprétation.
00:33:33.22 Et nous voyons, par exemple, ces adénosines ici
00:33:35.25 sont dans une configuration qui les place réellement
00:33:38.05 dans une autre hélice, et c'est là qu'ils se trouvent normalement,
00:33:40.00 en l'absence d'un ligand d'ARNt.
00:33:41.18 Mais en présence d'un ARN messager
00:33:43.16 et un ARNt apparenté,
00:33:44.28 un ARNt qui correspond à cet ARN messager,
00:33:47.13 nous voyons que ces adénosines
00:33:49.00 entrent en fait dans une conformation complètement différente,
00:33:50.25 et ce mouvement de ces adénosines
00:33:53.01 est critique pour le ribosome
00:33:54.26 sachant que c'est une bonne interaction,
00:33:56.22 c'est un bon ARNt,
00:33:58.04 et celui qu'ils veulent garder.
00:33:59.16 Donc, c'est le genre de choses
00:34:00.26 nous avons compris
00:34:02.12 en utilisant la cristallographie et la biochimie
00:34:04.12 pour déchiffrer des événements ribosomiques ou des événements en traduction.
00:34:07.19 Et c'est un bel exemple
00:34:09.01 de nucléotides universellement conservés
00:34:10.19 jouant un rôle essentiel
00:34:12.04 dans la fonction du ribosome.
00:34:13.27 C'est une machine à ARN.
00:34:16.16 Alors, ensuite, je vais parler un peu
00: 34: 18.13 sur la formation de liaisons peptidiques.
00:34:19.20 C'est vraiment la réaction chimique
00:34:21.05 qui relie deux acides aminés ensemble,
00:34:22.09 et c'est sans doute l'une des réactions les plus simples
00:34:23.24 que le ribosome catalyse.
00:34:25.16 Ce que nous voyons ici est un aperçu de base de cet événement
00:34:27.15 où la boule rose s'attache à la boule bleue
00:34:29.23 et en fait la chaîne polypeptidique
00:34:31.27 est transféré à l'ARNt rose,
00:34:33.28 et c'est ainsi que se produit la formation des liaisons peptidiques.
00:34:36.14 Il se déroule dans un site actif riche en ARN
00:34:38.16 dans la grande sous-unité du ribosome
00:34:40.06 que je vais vous montrer dans la diapositive suivante.
00:34:41.17 Et nous montrons aussi ici que les ARNt se déplacent
00: 34: 44.01 dans une position amusante après la formation de la liaison peptidique
00:34:46.11 et cette drôle de position va être résolue
00:34:47.25 par des facteurs ultérieurs
00:34:49.09 - les facteurs de translocation -
00:34:51.05 qui viennent s'occuper de ça.
00:34:52.15 Mais c'est une vue très simplifiée
00:34:53.29 de cet état intermédiaire.
00:34:56.03 Comme je l'ai mentionné,
00:34:58.01 cette catalyse a lieu dans un site actif riche en ARN,
00:34:59.20 et cela est souligné par cette vue, ici,
00:35:02.11 du ribosome.
00:35:03.13 C'est une structure cristalline qui est venue à l'origine
00:35:05.07 du labo de Tom Steitz.
00:35:07.22 Les composants de la protéine bleue sont affichés
00:35:09.26 et ils sont en quelque sorte dispersés à l'extérieur du ribosome.
00:35:13.26 C'est le côté interface du ribosome
00:35:15.24 qui regarde la petite sous-unité,
00:35:18.08 et nous voyons le site actif ici.
00:35:20.08 Il y a un analogue qui se trouve dans le site actif juste ici
00:35:22.11 où se trouve cette molécule rouge
00:35:25.09 - c'est un état de transition analogique -
00:35:26.19 et vous voyez que le stie actif pour la formation de liaisons peptidiques
00:35:29.19 est formé exclusivement, vraiment, de composants d'ARN,
00:35:32.12 qui nous aide à comprendre
00:35:34.13 comment cette machine a évolué dans un monde d'ARN,
00:35:36.03 dans un monde primordial,
00:35:37.24 et que les protéines étaient des adaptations ultérieures.
00:35:39.17 C'est vraiment une enzyme ARN
00:35:41.06 et c'est là que la catalyse a lieu.
00:35:43.08 Comment se déroule la catalyse ?
00:35:44.16 Eh bien, c'est une réaction assez simple.
00:35:45.27 C'est l'attaque d'un nucléophile
00:35:47.20 sur une liaison déficiente en électrons.
00:35:49.04 C'est le peptidyl-ARNt, ici.
00:35:50.16 Il y a cette adénosine terminale,
00:35:52.00 l'extrémité CCA de l'ARNt.
00:35:54.03 C'est la chaîne polypeptidique en croissance.
00:35:56.19 C'est l'aminoacyl-ARNt qui a été chargé.
00:35:58.24 Encore une fois, l'adénosine à la fin de l'ARNt,
00:36:00.25 l'acide aminé qui y est chargé,
00:36:03.16 et c'est l'attaque du nucléophile sur le centre déficient en électrons.
00:36:06.04 C'est de la chimie simple,
00:36:07.16 et nous pensons que la principale chose que fait le ribosome
00:36:09.28 pour faciliter cette alchimie
00:36:11.06 est-ce qu'il rassemble ces deux composants.
00:36:13.10 Il les réunit avec des éléments universellement conservés.
00:36:15.12 Il y a un élément dans la grande sous-unité
00:36:17.16 appelé la boucle A
00:36:19.08 et un appelé la boucle P,
00: 36: 20.17 et ces deux éléments utilisent des interactions d'appariement Watson-Crick
00: 36: 23.11 avec le CC de cette CCA fin,
00:36:25.16 et ici avec le C de la fin du CCA,
00:36:27.16 pour rapprocher ces deux substrats
00:36:30.25 pour effectuer une réaction chimique relativement simple,
00:36:32.21 un déplacement nucléophile.
00:36:35.05 Donc, encore une fois, des nucléotides universellement conservés dans l'ARN ribosomique,
00:36:38.18 au cœur de cette machine à ARN,
00:36:40.10 facilitent la chimie
00:36:42.03 de la synthèse des protéines.
00:36:44.06 Donc, maintenant nous avons formé une liaison peptidique.
00:36:45.20 La prochaine étape est la translocation.
00:36:47.01 C'est le processus par lequel
00:36:49.04 le complexe ARNm:ARNt est déplacé
00:36:51.00 dans le contexte du ribosome
00:36:52.08 pour ouvrir le site aminoacyle, ici,
00:36:54.04 à droite,
00:36:55.22 pour le prochain ARNt aminoacyl entrant
00:36:57.02 et le prochain cycle d'allongement.
00:36:58.26 Ceci est un processus facilité
00:37:00.11 par une enzyme protéique connue sous le nom d'EFG.
00:37:02.08 C'est une GTPase
00: 37: 03.17 et il va coupler cette énergie d'hydrolyse GTP
00:37:05.14 au mouvement du complexe.
00:37:07.23 Vous pouvez imaginer qu'une belle façon
00:37:09.11 pour favoriser cette réaction
00:37:10.19 pourrait être d'insérer quelque chose
00:37:12.13 dans le site A du ribosome,
00:37:13.16 et il s'avère que c'est ainsi que nous pensons la translocation
00:37:15.09 a vraiment lieu.
00:37:16.17 Lorsque les structures cristallines ont été résolues d'EFG,
00:37:19.06 et ils ont été comparés aux structures cristallines de l'EFTu
00:37:21.18 - le chargeur d'ARNt -
00:37:22.24 nous voyons qu'il y a un domaine protéique sur EFG
00:37:25.10 qui semble imiter, vraiment,
00:37:27.00 en forme et en sorte de structure,
00:37:29.06 un ARNt lié à EFTu.
00:37:30.20 Et donc, d'après ce regard sur la structure cristalline,
00:37:32.12 il est devenu clair que cela pourrait être un bon moyen
00:37:34.15 pour faciliter la translocation.
00:37:36.07 Et nous savons que c'est le cas
00:37:37.20 si nous regardons réellement les structures cryo-EM
00:37:39.04 d'EFG lié au ribosome.
00:37:40.29 Nous voyons ici une structure cryo-EM de la grande sous-unité, en haut,
00:37:44.02 la petite sous-unité en bas.
00:37:45.09 C'est l'ARNt du site E,
00:37:46.24 l'ARNt du site P,
00:37:48.10 et c'est là que l'ARNt du site A serait,
00:37:49.26 et ce que nous voyons est le domaine IV d'EFG,
00: 37: 51.19 qui ressemblait à l'ARNt lié à EFTu,
00:37:54.18 se lie au site A du ribosome
00:37:56.18 et fonctionne probablement un peu comme un cliquet dans un moteur
00:37:59.12 pour promouvoir le mouvement vers l'avant
00:38:01.07 du complexe ARNm:ARNt,
00:38:03.01 et ne fait que biaiser le mouvement vers l'avant
00: 38: 05.08 en se liant à ce site et en déplaçant l'ARNt
00:38:07.24 qui était là avant.
00:38:09.08 Et ça, en un mot,
00:38:10.18 est la façon dont nous pensons que la translocation doit avoir lieu.
00:38:13.27 Bon, maintenant pour les dernières étapes :
00:38:15.11 terminaison - nous devons reconnaître les codons d'arrêt.
00:38:17.21 Nous avons commencé à un AUG,
00:38:19.09 nous avons traduit tout le chemin
00:38:21.22 à travers un cadre de lecture ouvert,
00:38:23.02 et maintenant le ribosome cherche un codon stop pour savoir quand s'arrêter.
00:38:25.18 Et, comme nous l'avons mentionné dans les premières diapositives,
00:38:28.00 le code génétique spécifie trois codons stop différents.
00:38:30.22 Les codons d'arrêt ne sont pas reconnus par les ARNt,
00:38:33.12 mais à la place par des facteurs protéiques connus comme des facteurs de terminaison.
00:38:36.03 Mais nous pouvons les considérer comme un ARNt
00:38:38.02 en ce sens qu'ils doivent avoir deux extrémités.
00:38:39.16 Ils doivent avoir une fin qui reconnaisse le codon
00:38:41.20 - ils doivent reconnaître l'information comme 'STOP' -
00:38:44.10 et ils doivent avoir une fin, en fait, qui favorise la chimie.
00:38:46.14 Et la chimie qu'ils vont promouvoir
00: 38: 47.26 n'est pas une formation de liaison peptidique,
00:38:49.10 mais hydrolyse.
00:38:50.16 Ils vont apporter de l'eau dans le site actif
00:38:52.05 de la grande sous-unité
00:38:53.13 et favoriser l'hydrolyse de la chaîne polypeptidique
00:38:55.29 pour qu'il puisse partir et que la synthèse des protéines soit effectuée.
00:38:59.14 Donc, il s'avère que nous pouvons voir les similitudes
00:39:01.18 entre le facteur de terminaison ou les facteurs de libération et les ARNt,
00:39:04.05 ici superposés l'un sur l'autre.
00:39:06.08 En bleu se trouve la protéine,
00:39:07.19 un facteur de terminaison des bactéries.
00:39:09.08 Et c'est superposé sur une structure d'ARNt.
00:39:11.04 L'extrémité CCA est ici au sommet
00:39:13.00 et l'anticodon en bas.
00:39:15.08 Et on voit que la superposition est vraiment assez impressionnante
00:39:17.05 et cela suggère à nouveau
00: 39: 19.09 que l'une des façons dont cette protéine fonctionne
00:39:21.05 est en se liant au même site qu'un ARNt,
00: 39: 23.10 mais avec une extrémité protéique pour favoriser la catalyse,
00:39:25.17 la réaction hydrolytique,
00: 39: 27.02 et un motif protéique qui va reconnaître
00:39:29.07 spécifiquement les codons d'arrêt.
00:39:31.14 Nous voyons que c'est vrai quand nous regardons la façon dont ils se lient au ribosome.
00:39:34.13 Voici le facteur de terminaison lié, encore une fois,
00:39:36.03 de ce côté du ribosome
00:39:37.17 dans le site A du ribosome,
00:39:38.24 reconnaître les codons d'arrêt
00:39:40.02 et favorisant la libération de peptides.
00:39:42.00 Donc, c'est une vue assez simple
00:39:43.10 de la façon dont la résiliation a lieu.
00:39:44.22 Comme point supplémentaire,
00:39:45.28 Je mentionnerai que les facteurs de libération bactériens et eucaryotes,
00:39:49.16 alors qu'ils ont des noms similaires
00:39:51.11 et faire une fonction vraiment très similaire
00: 39: 53.01 en ce qu'ils ont un motif qui reconnaît un codon
00: 39: 55.18 et ils ont un motif qui fait de la chimie,
00:39:58.13 ce que nous voyons, c'est que ces protéines
00:40:00.05 sont vraiment très différents chez les bactéries et les eucaryotes,
00:40:03.00 suggérant qu'ils ont évolué indépendamment les uns des autres
00:40:06.12 après la séparation des lignées,
00:40:07.26 très, très tôt dans l'évolution.
00:40:09.22 Donc, c'est une idée assez excitante, c'est que
00:40:11.20 il n'y a pas vraiment eu de résiliation
00:40:13.08 avant la scission de ces domaines de la vie,
00:40:15.03 et que ces deux facteurs ont évolué indépendamment,
00:40:16.24 et ils se ressemblent un peu
00:40:18.14 et ils font les mêmes choses,
00:40:19.26 mais ils sont vraiment construits avec des
00: 40: 21.19 blocs de construction de protéines.
00:40:23.21 Une caractéristique particulière à noter, cependant,
00: 40: 25.14 c'est la façon dont ils résolvent la chimie
00:40:27.08 c'est pareil.
00:40:28.20 Ceci est un exemple d'évolution convergente.
00:40:29.28 Ils effectuent tous les deux la chimie
00:40:32.28 avec un motif à trois acides aminés,
00:40:34.12 un motif GGQ
00:40:36.02 qui effectue réellement la chimie de la réaction.
00:40:38.28 Enfin, nous avons presque terminé.
00:40:41.03 Les ribosomes ont libéré la chaîne polypeptidique en croissance,
00:40:43.23 ils ont reconnu le codon stop pour faire ça,
00: 40: 46.17 mais ils ont toujours des choses liées au ribosome
00:40:48.08 qui doivent être libérés,
00:40:49.12 et leurs sous-unités doivent se séparer
00:40:51.01 pour un autre cycle d'initiation.
00:40:53.00 Et c'est un processus connu sous le nom de recyclage.
00:40:54.11 Je ne vais vraiment pas donner beaucoup de détails à ce sujet
00: 40: 56.20 au-delà de dire que chez les bactéries et les eucaryotes
00:40:58.08 des solutions très, très différentes ont vu le jour.
00:41:00.11 Tout comme les facteurs de résiliation,
00:41:01.22 ce sont des facteurs complètement différents
00:41:03.19 dans ce cas qui font la promotion de ces événements.
00:41:05.12 Mais le processus dans chaque cas.
00:41:07.01 les bactéries utilisent un facteur connu sous le nom de RRF et EFG entre à nouveau.
00:41:11.19 les eucaryotes utilisent leurs facteurs de terminaison
00:41:13.06 et un facteur indépendant appelé ABCE1,
00:41:15.28 et le résultat est que, dans une réaction dépendante de l'énergie,
00:41:19.14 les sous-unités sont divisées,
00:41:20.25 libérant les ARN messagers, l'ARNt,
00:41:22.23 et les facteurs de terminaison,
00:41:24.04 et des sous-unités pour le prochain cycle de synthèse des protéines.
00:41:26.20 C'est ainsi que les protéines sont fabriquées.
00:41:29.01 J'espère que vous avez appris un certain nombre
00:41:30.17 des points généraux de cette conférence.
00:41:33.14 Premièrement, les composants de traduction
00:41:34.26 sont largement conservés dans toute la biologie.
00:41:36.20 Il y a quelques différences dans certains de ses détails,
00:41:38.26 mais les événements de traduction
00:41:40.26 sont hautement, hautement conservés,
00:41:42.02 suggérant qu'il s'agissait d'un processus
00:41:43.29 qui a évolué bien avant la divergence
00:41:45.24 dans les différents domaines de la vie.
00:41:48.02 La synthèse des protéines est un processus piloté par l'ARN.
00:41:50.15 Au cœur du décodage,
00:41:51.27 au cœur du transfert de peptidyle,
00:41:53.10 et comme nous le verrions si nous l'examinions plus en détail,
00:41:55.22 transfert.
00:41:57.07 au cœur de tous ces événements
00:41:58.16 il y a l'ARN qui dirige ces étapes,
00:41:59.28 avec l'aide de facteurs protéiques exogènes, bien sûr.
00:42:03.00 Les étapes les plus différentes
00:42:04.17 va être le processus d'initiation
00:42:06.00 et résiliation et recyclage,
00:42:07.08 et l'étape la plus similaire
00:42:08.20 est le processus d'allongement,
00:42:09.28 qui est vraiment très bien conservé.
00:42:12.06 Et sur plusieurs points
00:42:13.20 J'ai mentionné l'exactitude du processus.
00:42:15.10 Je l'ai mentionné à l'étape de l'aminoacylation,
00:42:17.12 où les synthétases font rarement des erreurs
00:42:19.19 dans la connexion des acides aminés aux ARNt.
00:42:22.18 J'ai mentionné le processus de décodage,
00:42:23.25 qui a un processus en plusieurs étapes
00:42:25.12 pour augmenter la fidélité.
00:42:26.18 Nous connaissons la fidélité de ce processus
00:42:28.03 est également de l'ordre de 10^-4.
00:42:30.16 C'est donc une très haute fidélité,
00:42:32.05 processus efficace soumis à de nombreuses réglementations,
00:42:34.28 qui pourrait faire l'objet d'une conférence ultérieure.
00:42:37.08 Et sur ce, j'arrête.


Contenu

La séquence de Kozak a été déterminée par séquençage de 699 ARNm de vertébrés et vérifiée par mutagenèse dirigée. [7] Bien qu'initialement limité à un sous-ensemble de vertébrés (c'est à dire. humain, vache, chat, chien, poulet, cobaye, hamster, souris, cochon, lapin, mouton et Xénope), des études ultérieures ont confirmé sa conservation chez les eucaryotes supérieurs en général. [1] La séquence a été définie comme 5'- (gcc)gccRccAOTG-3 (notation de base nucléique IUPAC résumée ici) où : [7]

  1. Les souligné les nucléotides indiquent le codon d'initiation de la traduction, codant pour la méthionine.
  2. les lettres majuscules indiquent des bases hautement conservées, c'est à dire. la séquence 'AUGG' est constante ou change rarement, voire jamais. [8]
  3. 'R' indique qu'une purine (adénine ou guanine) est toujours observée à cette position (l'adénine étant plus fréquente selon Kozak)
  4. une lettre minuscule désigne la base la plus courante à une position où la base peut néanmoins varier
  5. la séquence entre parenthèses (gcc) est d'une signification incertaine.

Les AOT est le codon d'initiation codant pour un acide aminé méthionine à l'extrémité N-terminale de la protéine. (Rarement, GUG est utilisé comme codon d'initiation, mais la méthionine est toujours le premier acide aminé car c'est le met-ARNt dans le complexe d'initiation qui se lie à l'ARNm). La variation au sein de la séquence de Kozak modifie la "force" de celle-ci. La force de la séquence Kozak fait référence à la favorabilité de l'initiation, affectant la quantité de protéine synthétisée à partir d'un ARNm donné. [4] [9] Le UNE Le nucléotide de "AUG" est délimité par +1 dans les séquences d'ARNm, la base précédente étant marquée par -1. Pour un consensus « fort », les nucléotides aux positions +4 (c'est-à-dire G dans le consensus) et -3 (c'est-à-dire A ou G dans le consensus) par rapport au nucléotide +1 doivent tous deux correspondre au consensus (il n'y a pas de position 0 ). Un consensus « adéquat » n'a qu'un seul de ces sites, alors qu'un consensus « faible » n'en a ni l'un ni l'autre. Les cc à -1 et -2 ne sont pas aussi conservés, mais contribuent à la résistance globale. [10] Il existe également des preuves qu'un G en position -6 est important dans l'initiation de la traduction. [4] Alors que les positions +4 et -3 dans la séquence de Kozak ont ​​la plus grande importance relative dans l'établissement d'un contexte d'initiation favorable, un motif CC ou AA à -2 et -1 s'est avéré important dans l'initiation de la traduction dans plants de tabac et de maïs. [11] La synthèse des protéines dans la levure s'est avérée fortement affectée par la composition de la séquence Kozak dans la levure, l'enrichissement en adénine entraînant des niveaux plus élevés d'expression génique. [12] Une séquence Kozak sous-optimale peut permettre au PIC de parcourir le premier site AUG et de commencer l'initiation à un codon AUG en aval. [13] [2]

Le ribosome s'assemble sur le codon de départ (AUG), situé dans la séquence de Kozak. Avant l'initiation de la traduction, le balayage est effectué par le complexe de pré-initiation (PIC). Le PIC se compose du 40S (petite sous-unité ribosomique) lié au complexe ternaire, eIF2-GTP-intiatorMet ARNt (TC) pour former le ribosome 43S. Aidé par plusieurs autres facteurs d'initiation (eIF1 et eIF1A, eIF5, eIF3, protéine de liaison polyA), il est recruté à l'extrémité 5' de l'ARNm. L'ARNm eucaryote est coiffé d'un nucléotide 7-méthylguanosine (m7G) qui peut aider à recruter le PIC dans l'ARNm et à lancer le balayage. Ce recrutement vers la coiffe 5' de m7G est soutenu par l'incapacité des ribosomes eucaryotes à traduire l'ARNm circulaire, qui n'a pas d'extrémité 5'. [14] Une fois que le PIC se lie à l'ARNm, il scanne jusqu'à ce qu'il atteigne le premier codon AUG dans une séquence Kozak. [15] [16] Ce balayage est appelé mécanisme d'initiation du balayage.

Le mécanisme de balayage de l'initiation commence lorsque le PIC se lie à l'extrémité 5' de l'ARNm. Le balayage est stimulé par les protéines Dhx29 et Ddx3/Ded1 et eIF4. [1] Le Dhx29 et le Ddx3/Ded1 sont des hélicases à boîte MORTE qui aident à dérouler toute structure d'ARNm secondaire qui pourrait entraver le balayage. [17] Le balayage d'un ARNm se poursuit jusqu'à ce que le premier codon AUG sur l'ARNm soit atteint, c'est ce qu'on appelle la "Première règle AUG". [1] Bien qu'il existe des exceptions à la « Première règle AUG », la plupart des exceptions ont lieu au niveau d'un deuxième codon AUG situé à 3 à 5 nucléotides en aval du premier AUG, ou à moins de 10 nucléotides de l'extrémité 5' de l'ARNm. [18] Au codon AUG, un anticodon d'ARNt de méthionine est reconnu par le codon d'ARNm. [19] Lors de l'appariement des bases au codon de départ, l'eIF5 dans le PIC aide à hydrolyser un guanosine triphosphate (GTP) lié à l'eIF2. [20] [21] Cela conduit à un réarrangement structurel qui engage le PIC à se lier à la grande sous-unité ribosomique (60S) et à former le complexe ribosomique (80S). Une fois que le complexe du ribosome 80S est formé, la phase d'élongation de la traduction commence.

Le premier codon d'initiation le plus proche de l'extrémité 5' du brin n'est pas toujours reconnu s'il n'est pas contenu dans une séquence de type Kozak. Lmx1b est un exemple de gène avec une séquence consensus Kozak faible.[22] Pour l'initiation de la traduction à partir d'un tel site, d'autres caractéristiques sont requises dans la séquence d'ARNm pour que le ribosome reconnaisse le codon d'initiation. Des exceptions à la première règle AUG peuvent se produire si elle n'est pas contenue dans une séquence de type Kozak. C'est ce qu'on appelle l'analyse à fuite et pourrait être un moyen potentiel de contrôler la traduction par le biais de l'initiation. [23] Pour l'initiation de la traduction à partir d'un tel site, d'autres caractéristiques sont requises dans la séquence d'ARNm pour que le ribosome reconnaisse le codon d'initiation.

On pense que le PIC est bloqué au niveau de la séquence Kozak par des interactions entre eIF2 et les nucléotides -3 et +4 en position Kozak. [24] Ce décrochage permet au codon de départ et au temps d'anticodon correspondant de former la liaison hydrogène correcte. La séquence consensus Kozak est si commune que la similitude de la séquence autour du codon AUG avec la séquence Kozak est utilisée comme critère pour trouver des codons d'initiation chez les eucaryotes. [25]

Le mécanisme d'initiation de balayage, qui utilise la séquence de Kozak, ne se trouve que chez les eucaryotes et présente des différences significatives par rapport à la façon dont les bactéries initient la traduction. La plus grande différence est l'existence de la séquence Shine-Dalgarno (SD) dans l'ARNm des bactéries. La séquence SD est située près du codon d'initiation, contrairement à la séquence de Kozak qui contient en fait le codon d'initiation. La séquence Shine Dalgarno permet à la sous-unité 16S de la petite sous-unité du ribosome de se lier immédiatement au codon de démarrage AUG sans avoir besoin de scanner le long de l'ARNm. Il en résulte un processus de sélection plus rigoureux pour le codon AUG que pour les bactéries. [26] Un exemple de promiscuité de codon de démarrage bactérien peut être vu dans les utilisations de codons de démarrage alternatifs UUG et GUG pour certains gènes. [27]

Les transcrits archéens utilisent un mélange de séquence SD, de séquence Kozak et d'initiation sans leader. Haloarchaea sont connus pour avoir une variante de la séquence consensus de Kozak dans leurs gènes Hsp70. [28]

Marilyn Kozak a démontré, par une étude systématique des mutations ponctuelles, que toute mutation vers une séquence consensus forte en position -3 ou en position +4 entraînait une initiation de la traduction fortement altérée à la fois in vitro et in vivo. [29] [30]

Des recherches ont montré qu'une mutation de G—>C en position -6 du gène de la β-globine (β+45 humain) perturbait la fonction phénotypique hématologique et biosynthétique. Ce fut la première mutation trouvée dans la séquence de Kozak et a montré une diminution de 30% de l'efficacité de la traduction. Il a été trouvé dans une famille du sud-est de l'Italie et ils souffraient de thalassémie intermédiaire. [4]

Des observations similaires ont été faites concernant les mutations en position -5 du codon de départ, AUG. La cytosine dans cette position, par opposition à la thymine, a montré une traduction plus efficace et une expression accrue du récepteur d'adhésion plaquettaire, la glycoprotéine Ibα chez l'homme. [31]

Les mutations de la séquence Kozak peuvent également avoir des effets drastiques sur la santé humaine, en particulier la maladie cardiaque avec le gène GATA4. Le gène GATA4 est responsable de l'expression des gènes dans une grande variété de tissus, y compris le cœur. [32] Lorsque la guanosine à la position -6 dans la séquence Kozak de GATA4 est mutée en une cytosine, une réduction des niveaux de protéine GATA4, ce qui conduit à une communication interauriculaire dans le cœur. [33]

La capacité de la séquence Kozak à démarrer la traduction peut entraîner de nouveaux codons d'initiation dans la région typiquement non traduite de l'extrémité 5' (5' UTR) du transcrit d'ARNm. Lorsqu'une mutation G en A a été observée dans cette région, elle a entraîné une mutation hors cadre et donc de la protéine. Cette protéine mutée entraîne une dysplasie campomélique. La dysplasie campomélique est un trouble du développement qui entraîne des malformations squelettiques. [34]


Contenu

eIF1 et eIF1A se lient toutes deux au complexe sous-unité ribosome-ARNm 40S. Ensemble, ils induisent une conformation « ouverte » du canal de liaison de l'ARNm, ce qui est crucial pour le balayage, la livraison de l'ARNt et le démarrage de la reconnaissance des codons. [3] En particulier, la dissociation eIF1 de la sous-unité 40S est considérée comme une étape clé dans la reconnaissance du codon de départ. [4] eIF1 et eIF1A sont de petites protéines (13 et 16 kDa, respectivement chez l'homme) et sont toutes deux des composants du PIC 43S. eIF1 se lie près du site P ribosomique, tandis que eIF1A se lie près du site A, d'une manière similaire aux homologues bactériens structurellement et fonctionnellement apparentés IF3 et IF1, respectivement. [5]

eIF2 est le principal complexe protéique responsable de la livraison de l'ARNt initiateur au site P du complexe de pré-initiation, en tant que complexe ternaire contenant Met-ARNtje Met et GTP (le eIF2-TC). eIF2 a une spécificité pour l'ARNt initiateur chargé en méthionine, qui est distinct des autres ARNt chargés en méthionine utilisés pour l'allongement de la chaîne polypeptidique. Le complexe ternaire eIF2 reste lié au site P tandis que l'ARNm se fixe au ribosome 40s et le complexe commence à scanner l'ARNm. Une fois que le codon de démarrage AUG est reconnu et situé dans le site P, eIF5 stimule l'hydrolyse de eIF2-GTP, le faisant passer efficacement à la forme liée au GDP via une libération de phosphate fermée. [2] L'hydrolyse de eIF2-GTP fournit le changement de conformation pour changer le complexe de balayage en complexe d'initiation 48S avec la base anticodon ARNt-Met initiateur appariée à l'AUG. Une fois le complexe d'initiation formé, la sous-unité 60s se joint et eIF2 ainsi que la plupart des facteurs d'initiation se dissocient du complexe, permettant à la sous-unité 60S de se lier. eIF1A et eIF5-GTP restent liés l'un à l'autre dans le site A et doivent être hydrolysés pour être libérés et initier correctement l'élongation. [6]

eIF2 a trois sous-unités, eIF2-α, et . L'ancienne sous-unité α est une cible de la phosphorylation régulatrice et est d'une importance particulière pour les cellules qui peuvent avoir besoin d'arrêter la synthèse des protéines globalement en réponse à des événements de signalisation cellulaire. Lorsqu'il est phosphorylé, il séquestre eIF2B (à ne pas confondre avec eIF2β), un GEF. Sans ce FEM, le PIB ne peut pas être échangé contre du GTP, et la traduction est réprimée. Un exemple de ceci est la répression de la traduction induite par eIF2α qui se produit dans les réticulocytes lorsqu'ils sont privés de fer. Dans le cas d'une infection virale, la protéine kinase R (PKR) phosphoryle eIF2α lorsque l'ARNdb est détecté dans de nombreux organismes multicellulaires, entraînant la mort cellulaire.

Les protéines eIF2A et eIF2D sont toutes deux techniquement appelées « eIF2 », mais aucune ne fait partie de l'hétérotrimère eIF2 et elles semblent jouer des fonctions uniques dans la traduction. Au lieu de cela, ils semblent être impliqués dans des voies spécialisées, telles que l'initiation ou la réinitiation de la traduction « eIF2-indépendante », respectivement.

eIF3 se lie indépendamment à la sous-unité ribosomique 40S, à de multiples facteurs d'initiation et à l'ARNm cellulaire et viral. [7]

Chez les mammifères, eIF3 est le plus grand facteur d'initiation, composé de 13 sous-unités (a-m). Il a un poids moléculaire de

800 kDa et contrôle l'assemblage de la sous-unité ribosomique 40S sur l'ARNm qui a une coiffe 5' ou un IRES. eIF3 peut utiliser le complexe eIF4F, ou alternativement lors de l'initiation interne, un IRES, pour positionner le brin d'ARNm près du site de sortie de la sous-unité ribosomique 40S, favorisant ainsi l'assemblage d'un complexe de pré-initiation fonctionnel.

Dans de nombreux cancers humains, les sous-unités eIF3 sont surexprimées (sous-unités a, b, c, h, i et m) et sous-exprimées (sous-unités e et f). [8] Un mécanisme potentiel pour expliquer ce dérèglement vient de la découverte qu'eIF3 se lie à un ensemble spécifique de transcrits d'ARNm régulateurs de la prolifération cellulaire et régule leur traduction. [9] eIF3 assure également la médiation de la signalisation cellulaire via S6K1 et mTOR/Raptor pour effectuer la régulation traductionnelle. [dix]

Le complexe eIF4F est composé de trois sous-unités : eIF4A, eIF4E et eIF4G. Chaque sous-unité possède plusieurs isoformes humaines et il existe des protéines eIF4 supplémentaires : eIF4B et eIF4H.

eIF4G est une protéine d'échafaudage de 175,5 kDa qui interagit avec eIF3 et la protéine de liaison Poly(A) (PABP), ainsi qu'avec les autres membres du complexe eIF4F. eIF4E reconnaît et se lie à la structure de la coiffe 5' de l'ARNm, tandis que eIF4G se lie à la PABP, qui se lie à la queue poly(A), potentiellement circularisant et activant l'ARNm lié. eIF4A - une hélicase à ARN à boîte DEAD - est importante pour la résolution des structures secondaires d'ARNm.

eIF4B contient deux domaines de liaison à l'ARN - l'un interagit de manière non spécifique avec l'ARNm, tandis que le second se lie spécifiquement à la partie 18S de la petite sous-unité ribosomique. Il agit comme un point d'ancrage, ainsi qu'un cofacteur essentiel pour eIF4A. C'est aussi un substrat de S6K, et lorsqu'il est phosphorylé, il favorise la formation du complexe de pré-initiation. Chez les vertébrés, eIF4H est un facteur d'initiation supplémentaire avec une fonction similaire à eIF4B.

eIF5 est une protéine activant la GTPase, qui aide la grande sous-unité ribosomique à s'associer à la petite sous-unité. Il est requis pour l'hydrolyse du GTP par eIF2 et contient l'acide aminé inhabituel hypusine. [11]

eIF5A est l'homologue eucaryote de EF-P. Il aide à l'allongement et joue également un rôle dans la terminaison. [12]

eIF5B est une GTPase et est impliquée dans l'assemblage du ribosome complet. C'est l'analogue eucaryote fonctionnel de l'IF2 bactérien. [13]

eIF6 effectue la même inhibition de l'assemblage des ribosomes que eIF3, mais se lie à la grande sous-unité.


Aperçu de l'expression des protéines

Les protéines sont synthétisées et régulées en fonction des besoins fonctionnels de la cellule. Les plans des protéines sont stockés dans l'ADN et décodés par des processus transcriptionnels hautement régulés pour produire de l'ARN messager (ARNm). Le message codé par un ARNm est ensuite traduit en une protéine. La transcription est le transfert d'informations de l'ADN à l'ARNm, et la traduction est la synthèse d'une protéine basée sur une séquence spécifiée par l'ARNm.

Schéma simple de transcription et de traduction. Ceci décrit le flux général d'informations de la séquence de paires de bases d'ADN (gène) à la séquence polypeptidique d'acides aminés (protéine).

Chez les procaryotes, le processus de transcription et de traduction se produit simultanément. La traduction de l'ARNm commence avant même qu'un transcrit d'ARNm mature ne soit entièrement synthétisé. Cette transcription et traduction simultanées d'un gène est appelée transcription et traduction couplées. Chez les eucaryotes, les processus sont séparés dans l'espace et se produisent séquentiellement, la transcription se produisant dans le noyau et la traduction, ou la synthèse des protéines, se produisant dans le cytoplasme.

Comparaison de la transcription et de la traduction chez les procaryotes par rapport aux eucaryotes.

Ce manuel de 118 pages fournit des informations complètes sur l'expression des protéines et vous aidera à choisir le bon système d'expression et les technologies de purification pour votre application et vos besoins spécifiques. Obtenez des trucs et astuces lorsque vous démarrez une expérience et trouvez des réponses aux problèmes quotidiens liés à l'expression des protéines.

La transcription se déroule en trois étapes chez les procaryotes et les eucaryotes : initiation, élongation et terminaison. La transcription commence lorsque l'ADN double brin est déroulé pour permettre la liaison de l'ARN polymérase. Une fois la transcription initiée, l'ARN polymérase est libérée de l'ADN. La transcription est régulée à différents niveaux par des activateurs et des répresseurs ainsi que par la structure de la chromatine chez les eucaryotes. Chez les procaryotes, aucune modification particulière de l'ARNm n'est requise et la traduction du message commence avant même que la transcription ne soit terminée. Chez les eucaryotes, cependant, l'ARNm est encore traité pour éliminer les introns (épissage), l'ajout d'un capuchon à l'extrémité 5' et plusieurs adénines à l'extrémité 3' de l'ARNm pour générer une queue polyA. L'ARNm modifié est ensuite exporté vers le cytoplasme où il est traduit.

La traduction ou la synthèse des protéines est un processus en plusieurs étapes qui nécessite des macromolécules comme les ribosomes, les ARN de transfert (ARNt), les ARNm et les facteurs protéiques ainsi que de petites molécules comme les acides aminés, l'ATP, le GTP et d'autres cofacteurs. Il existe des facteurs protéiques spécifiques pour chaque étape de la traduction (voir tableau ci-dessous). Le processus global est similaire chez les procaryotes et les eucaryotes, bien que des différences particulières existent.

Au cours de l'initiation, la petite sous-unité du ribosome liée à l'ARNt initiateur scanne l'ARNm en commençant par l'extrémité 5' pour identifier et lier le codon d'initiation (AUG). La grande sous-unité du ribosome rejoint la petite sous-unité ribosomique pour générer le complexe d'initiation au niveau du codon d'initiation. Des facteurs protéiques ainsi que des séquences dans l'ARNm sont impliqués dans la reconnaissance du codon d'initiation et la formation du complexe d'initiation. Au cours de l'élongation, les ARNt se lient à leurs acides aminés désignés (appelés chargement d'ARNt) et les transportent vers le ribosome où ils sont polymérisés pour former un peptide. La séquence d'acides aminés ajoutée au peptide en croissance dépend de la séquence d'ARNm du transcrit. Enfin, le polypeptide naissant est libéré dans l'étape de terminaison lorsque le ribosome atteint le codon de terminaison. À ce stade, le ribosome est libéré de l'ARNm et est prêt à initier un autre cycle de traduction.


84 Régulation génique eucaryote translationnelle et post-traductionnelle

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Comprendre le processus de traduction et discuter de ses facteurs clés
  • Décrire comment le complexe d'initiation contrôle la traduction
  • Expliquer les différentes manières dont le contrôle post-traductionnel de l'expression des gènes a lieu

Une fois que l'ARN a été transporté vers le cytoplasme, il est traduit en protéine. Le contrôle de ce processus dépend en grande partie de la molécule d'ARN. Comme discuté précédemment, la stabilité de l'ARN aura un impact important sur sa traduction en une protéine. Au fur et à mesure que la stabilité change, le temps disponible pour la traduction change également.

Le Complexe Initiation et Tarif de Traduction

Comme la transcription, la traduction est contrôlée par des protéines qui se lient et initient le processus. En traduction, le complexe qui s'assemble pour démarrer le processus est appelé complexe d'initiation de la traduction. Chez les eucaryotes, la traduction est initiée en liant le met-ARNt initiateur au ribosome 40S. Cet ARNt est amené au ribosome 40S par un facteur d'initiation protéique, le facteur d'initiation eucaryote-2 (eIF-2). La protéine eIF-2 se lie à la molécule de haute énergie guanosine triphosphate (GTP) . Le complexe ARNt-eIF2-GTP se lie alors au ribosome 40S. Un deuxième complexe se forme sur l'ARNm. Plusieurs facteurs d'initiation différents reconnaissent le capuchon 5 & 8242 de l'ARNm et des protéines liées à la queue poly-A du même ARNm, formant l'ARNm en une boucle. La protéine cap-binding eIF4F rassemble le complexe d'ARNm avec le complexe de ribosome 40S. Le ribosome balaye ensuite l'ARNm jusqu'à ce qu'il trouve un codon d'initiation AUG. Lorsque l'anticodon de l'ARNt initiateur et le codon de départ sont alignés, le GTP est hydrolysé, les facteurs d'initiation sont libérés et la grande sous-unité ribosomique 60S se lie pour former le complexe de traduction. La liaison de eIF-2 à l'ARN est contrôlée par phosphorylation. Si eIF-2 est phosphorylé, il subit un changement de conformation et ne peut pas se lier au GTP. Par conséquent, le complexe d'initiation ne peut pas se former correctement et la traduction est entravée ((Figure)). Lorsque eIF-2 reste non phosphorylé, le complexe d'initiation peut se former normalement et la traduction peut se poursuivre.


Une augmentation des niveaux de phosphorylation d'eIF-2 a été observée chez des patients atteints de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Quel impact pensez-vous que cela pourrait avoir sur la synthèse des protéines?

Modifications chimiques, activité protéique et longévité

Les protéines peuvent être modifiées chimiquement avec l'ajout de groupes comprenant des groupes méthyle, phosphate, acétyle et ubiquitine. L'ajout ou l'élimination de ces groupes des protéines régule leur activité ou la durée de leur existence dans la cellule. Parfois, ces modifications peuvent réguler l'endroit où une protéine se trouve dans la cellule, par exemple, dans le noyau, dans le cytoplasme ou attachée à la membrane plasmique.

Des modifications chimiques se produisent en réponse à des stimuli externes tels que le stress, le manque de nutriments, la chaleur ou l'exposition à la lumière ultraviolette. Ces changements peuvent altérer l'accessibilité épigénétique, la transcription, la stabilité de l'ARNm ou la traduction, entraînant tous des changements dans l'expression de divers gènes. C'est un moyen efficace pour la cellule de modifier rapidement les niveaux de protéines spécifiques en réponse à l'environnement. Parce que les protéines sont impliquées dans chaque étape de la régulation des gènes, la phosphorylation d'une protéine (selon la protéine qui est modifiée) peut altérer l'accessibilité au chromosome, peut altérer la traduction (en modifiant la liaison ou la fonction du facteur de transcription), peut changer la navette nucléaire ( en influençant les modifications du complexe de pores nucléaires), peut altérer la stabilité de l'ARN (en se liant ou non à l'ARN pour réguler sa stabilité), peut modifier la traduction (augmenter ou diminuer), ou peut changer les modifications post-traductionnelles (ajouter ou supprimer des phosphates ou d'autres modifications chimiques).

L'ajout d'un groupe ubiquitine à une protéine marque cette protéine pour la dégradation. L'ubiquitine agit comme un drapeau indiquant que la durée de vie de la protéine est terminée. Ces protéines sont déplacées vers le protéasome, un organite qui fonctionne pour éliminer les protéines, pour être dégradées ((Figure)). Une façon de contrôler l'expression des gènes consiste donc à modifier la longévité de la protéine.


Résumé de la section

Changer l'état de l'ARN ou de la protéine elle-même peut affecter la quantité de protéine, la fonction de la protéine ou la durée de sa présence dans la cellule. Pour traduire la protéine, un complexe initiateur de protéine doit s'assembler sur l'ARN. Les modifications (telles que la phosphorylation) des protéines dans ce complexe peuvent empêcher une traduction correcte de se produire. Une fois qu'une protéine a été synthétisée, elle peut être modifiée (phosphorylée, acétylée, méthylée ou ubiquitinée). Ces modifications post-traductionnelles peuvent avoir un impact considérable sur la stabilité, la dégradation ou la fonction de la protéine.

Questions de connexion visuelle

(Figure) Une augmentation des niveaux de phosphorylation d'eIF-2 a été observée chez des patients atteints de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Quel impact pensez-vous que cela pourrait avoir sur la synthèse des protéines?

(Figure) La synthèse des protéines serait inhibée.

Questions de révision

Les modifications post-traductionnelles des protéines peuvent affecter les éléments suivants ?

  1. fonction des protéines
  2. régulation transcriptionnelle
  3. modification de la chromatine
  4. Tout ce qui précède

Un scientifique mute eIF-2 pour éliminer sa capacité d'hydrolyse GTP. Comment cette forme mutée d'eIF-2 modifierait-elle la traduction ?

  1. Les facteurs d'initiation ne seraient pas capables de se lier à l'ARNm.
  2. La grande sous-unité ribosomique ne serait pas capable d'interagir avec les transcrits d'ARNm.
  3. tRNAi-Met n'analyserait pas les transcrits d'ARNm pour le codon de départ.
  4. eIF-2 ne serait pas en mesure d'interagir avec la petite sous-unité ribosomique.

Questions de pensée critique

La modification des protéines peut altérer l'expression des gènes de plusieurs manières. Décrire comment la phosphorylation des protéines peut altérer l'expression des gènes.

Parce que les protéines sont impliquées dans chaque étape de la régulation des gènes, la phosphorylation d'une protéine (selon la protéine qui est modifiée) peut altérer l'accessibilité au chromosome, peut altérer la traduction (en altérant la liaison ou la fonction du facteur de transcription), peut changer la navette nucléaire ( en influençant les modifications du complexe de pores nucléaires), peut altérer la stabilité de l'ARN (en se liant ou non à l'ARN pour réguler sa stabilité), peut modifier la traduction (augmenter ou diminuer), ou peut changer les modifications post-traductionnelles (ajouter ou supprimer des phosphates ou d'autres modifications chimiques).

Des formes alternatives d'une protéine peuvent être bénéfiques ou nocives pour une cellule. À votre avis, que se passerait-il si une trop grande quantité d'une protéine alternative se liait à l'UTR 3′ d'un ARN et le dégradait ?

Si l'ARN se dégradait, alors moins de la protéine codée par l'ARN serait traduite. Cela pourrait avoir des implications dramatiques pour la cellule.

Les changements dans les modifications épigénétiques altèrent l'accessibilité et la transcription de l'ADN. Décrire comment des stimuli environnementaux, tels que l'exposition à la lumière ultraviolette, pourraient modifier l'expression des gènes.

Les stimuli environnementaux, comme l'exposition à la lumière ultraviolette, peuvent altérer les modifications des protéines histones ou de l'ADN. De tels stimuli peuvent transformer un gène activement transcrit en un gène silencieux en éliminant les groupes acétyle des protéines histones ou en ajoutant des groupes méthyle à l'ADN.

Un scientifique découvre un virus codant pour une protéine X qui dégrade une sous-unité du complexe eIF4F. Sachant que ce virus transcrit ses propres ARNm dans le cytoplasme des cellules humaines, pourquoi la protéine X serait-elle un facteur de virulence efficace ?

La dégradation du complexe eIF4F empêche le complexe de pré-initiation (eIF-2-GTP, tRNAi-Met et sous-unité ribosomique 40S) d'être recruté dans la coiffe 5' des ARNm matures dans la cellule. Cela permet au virus de détourner la machinerie de traduction de la cellule humaine pour traduire à la place ses propres transcrits d'ARNm (non coiffés).

Glossaire


Partie 2 : Les corps P et le cycle de l'ARNm

00:00:00.00 Bonjour. Je m'appelle Roy Parker. Je suis professeur à l'Université de l'Arizona,
00:00:04.08 et un enquêteur du Howard Hughes Medical Institute.
00:00:06.26 Dans mes deux conférences d'aujourd'hui, je parlerai de la vie de l'ARNm eucaryote.
00:00:10.29 Dans mon premier exposé, j'ai discuté des mécanismes par lesquels les ARNm sont traduits,
00:00:15.11 localisé et dégradé dans les cellules eucaryotes. Dans cette conférence, je parlerai des P-bodies,
00:00:22.01 et ce que nous appelons le cycle de l'ARNm.
00:00:25.01 Et ce que cela nous dit sur la régulation des ARNm eucaryotes.
00:00:31.23 Cette diapositive montre ici une cellule hépatique humaine en culture,
00:00:37.26 et vous pouvez voir ces régions brillantes dans le cytoplasme, et ces points rouges.
00:00:42.03 Et ce sont ce que nous appelons les corps P, ou corps de traitement cytoplasmique.
00:00:46.23 Et ce que nous avons appris en étudiant ces corps de traitement,
00:00:50.11 est qu'ils nous parlent d'un cycle dynamique d'ARNm dans le cytoplasme,
00:00:54.15 qui affecte leur fonction.
00:00:55.27 Et ce cycle est illustré dans cette diapositive et possède les propriétés clés suivantes.
00:01:01.14 Premièrement, les ARNm peuvent exister dans un état de traduction, où ils sont associés à des ribosomes,
00:01:06.05 fabriquer des protéines.
00:01:07.05 Mais sous certaines conditions, ils peuvent sortir de cet état,
00:01:09.29 perdent leurs facteurs de traduction et leurs ribosomes,
00:01:13.04 et assembler ce que nous appelons un mRNP à corps P,
00:01:15.20 qui est un mRNP réprimé en traduction,
00:01:17.29 Qui peut s'agréger dans ces plus grands corps P.
00:01:20.28 les ARNm dans les corps P peuvent être détruits,
00:01:25.00 ou, ils peuvent revenir à la traduction par l'assemblage d'un nouveau complexe d'initiation à la traduction,
00:01:30.04 puis recrutement d'un ribosome.
00:01:33.02 Maintenant, il y a trois caractéristiques de ce cycle dans les P-bodies
00:01:37.11 que je trouve particulièrement intéressant et digne d'étude.
00:01:41.10 Premièrement, les transitions entre ces différents états
00:01:44.19 dans la cellule sont très susceptibles de jouer un rôle important dans la régulation de la traduction
00:01:49.17 et dégradation, et peut-être même localisation des ARN dans la cellule.
00:01:53.16 Évidemment, si les ARNm sont associés aux ribosomes et aux facteurs de traduction
00:01:57.15 ils peuvent fabriquer des protéines. Mais lorsqu'ils sont assemblés en complexes traduction-répression
00:02:01.23 et associé à des complexes de dégradation d'ARN,
00:02:05.02 ils sont plus susceptibles d'être ciblés pour la destruction.
00:02:07.10 De plus, nous pensons également que cela pourrait jouer un rôle dans la localisation,
00:02:11.09 parce que ces composants dans ces structures de corps P,
00:02:14.06 montrent en fait une similitude avec les granules de transport d'ARN dans une variété de cas différents.
00:02:20.24 Donc, ce cycle joue probablement un rôle important dans la seule régulation
00:02:24.21 de la traduction, de la dégradation et de la localisation des ARN dans les cellules.
00:02:29.04 Une deuxième caractéristique intéressante de ce cycle,
00:02:33.01 est que les corps P, un élément clé de ce cycle,
00:02:37.07 montrent un chevauchement avec d'autres granules de protéine ARN qui sont très importants en biologie.
00:02:42.08 Par exemple, les granules d'ARN maternel ou les granules germinaux,
00:02:47.00 sont des complexes d'ARNm maternels et de protéines trouvés dans les ovocytes ou les embryons,
00:02:53.12 d'une grande variété d'espèces. Et ces ARNm maternels
00:02:56.11 sont fabriqués par la mère puis pendant le développement de l'embryon,
00:02:59.28 sont traduits dans des lieux spécifiques et à des heures spécifiques,
00:03:03.21 afin de suivre le développement de cet embryon précoce.
00:03:07.04 Et donc le stockage et la traduction ultérieure,
00:03:09.18 au bon moment et au bon endroit est extrêmement important.
00:03:11.16 Et ces granules partagent de nombreux composants avec les corps P,
00:03:16.03 qui se trouvent dans chaque cellule somatique qui a été examinée jusqu'à présent,
00:03:19.07 de la levure à l'homme.
00:03:22.00 De même, dans les granules neuronaux,
00:03:23.19 qui jouent un rôle important dans la plasticité synaptique,
00: 03: 25.29 et transportent les ARN vers diverses synapses, partagent également des composants
00:03:32.02 avec des corps P. Et partagez également des composants avec des granulés germinaux.
00:03:35.20 Donc, ces trois types de granules d'ARN sont liés,
00:03:38.21 et ont probablement une fonction sous-jacente, similaire, biochimique et compositionnelle.
00:03:46.17 Enfin, la troisième raison pour laquelle je trouve cela intéressant,
00:03:49.07 sont des connexions entre les virus et le cycle de l'ARNm.
00:03:52.01 Donc, dans plusieurs cas, des composants de corps P,
00:03:55.19 ou granules de stress, un autre granule de ce cycle dont nous parlerons,
00:03:58.21 sont requis pour les cycles de vie viraux.
00:04:00.21 Par exemple, les composants des corps P sont nécessaires pour
00:04:04.29 les rétrotransposons, qui sont des éléments de type rétroviral dans la levure.
00:04:09.25 Et les composants des granules de stress,
00:04:11.20 telle que la protéine appelée DDX-3, est requise pour la traduction du VIH
00:04:16.13 ARN génomiques, ainsi que pour les cycles de vie du virus de l'hépatite C.
00:04:22.00 Et nous pensons que ces rôles génétiques sont en fait importants,
00:04:26.08 parce que dans certains cas, les complexes viraux ou les facteurs antiviraux de l'hôte
00:04:32.19 s'accumulent dans ces structures. Ainsi, par exemple, ce que nous regardons ici,
00:04:36.11 ce sont des cellules de levure, et le vert sont en fait des marqueurs des corps P,
00:04:40.25 et le rouge ici, montrent en fait des particules virales nouvellement assemblées
00:04:46.17 pour ce rétrotransposon Ty3. Et vous pouvez voir, bien qu'ils ne se chevauchent pas complètement,
00:04:52.08 ces particules virales ont tendance à être trouvées en conjonction avec un chevauchement partiel avec les corps P.
00:04:59.20 Mon laboratoire s'est alors intéressé à essayer de comprendre
00:05:02.20 quelles sont les propriétés et les fonctions des corps P,
00:05:05.29 et comment cela se rapporte à ces transitions dynamiques que les ARN peuvent subir,
00:05:09.16 dans la régulation de leur traduction et dégradation.
00:05:15.15 Maintenant, les travaux d'une grande variété de laboratoires ont identifié de nombreux composants
00:05:21.05 dans les P-bodies, bien que nous ne comprenions toujours pas l'ensemble du complexe
00:05:24.14 qui est présent dans ces particules.
00:05:26.28 Donc, de la levure aux mammifères, il existe un ensemble de protéines de base,
00:05:30.27 qui incluent des enzymes de décapsulage,
00:05:33.03 comme j'en ai parlé dans mon autre exposé, joue un rôle dans la dégradation des ARN
00:05:37.10 par décapsulage. Ainsi que diverses protéines qui peuvent réprimer la traduction,
00:05:41.08 ou favoriser le décapsulage, ainsi qu'une exonucléase,
00:05:44.14 qui dégrade l'ARN après décapsulage.
00:05:46.26 Dans certaines cellules métazoaires, des composants microARN peuvent également être présents dans les corps P,
00:05:52.17 ou dans une structure connexe, appelée corps GW,
00:05:56.19 qui est similaire aux corps P et peut montrer un certain chevauchement.
00:06:01.03
00:06:03.21 Maintenant, les corps P sont proportionnels au pool d'ARN non traduits,
00:06:07.09 et je veux juste illustrer ceci, en montrant la dynamique de ces structures.
00:06:11.15 Il s'agit donc d'examiner les cellules de levure pendant la croissance à mi-chemin.
00:06:15.02 Et vous pouvez voir qu'il y a quelques corps P de taille modérée,
00:06:17.10 dans ces cellules. Cependant, si nous privons ces cellules de glucose,
00:06:21.13 cela conduit à une perte rapide de traduction, et vous pouvez voir que les corps P
00:06:25.18 devient un peu plus grand. Inversement, si nous traitons les cellules avec du cyclohexamide,
00:06:31.09 qui piège les ARNm dans les polysomes,
00:06:33.16 que c'est en association avec les ribosomes, les P-bodies disparaissent.
00:06:37.15 Et ce type d'observations fait partie des données qui ont conduit au modèle
00: 06: 43.07 que les ARN se répartissent entre la traduction ou les corps P, selon que
00:06:48.08 ils sont associés aux ribosomes ou à ces composants des structures P-body.
00:06:55.00 Les corps P contiennent également de l'ARN, et nous pouvons le détecter soit par hybridation in situ,
00:07:00.07 ou par une technique courante qui utilise la capacité d'attacher la GFP à un ARN spécifique,
00:07:06.14 via des protéines de liaison à l'ARN spécifiques de la séquence.
00:07:09.00 Faire essentiellement une molécule d'ARN marquée GFP.
00:07:11.13 Et si vous faites cela, et exprimez cela dans des cellules qui se développent heureusement,
00:07:16.13 ici, l'ARN a tendance à être distribué autour du cytoplasme,
00:07:19.28 parce qu'il est engagé dans la traduction.
00:07:22.06 Et nous pouvons le voir parce que c'est ce qu'on appelle une trace de polysome,
00:07:25.07 où la plus grande de ces séries de pics ici, ce sont de l'ARN associé aux ribosomes.
00:07:29.26 Plus ce pic est grand, plus il y a de traduction dans la cellule.
00:07:33.10 Maintenant, si nous affamons cette cellule pendant quelques minutes avec du glucose,
00:07:36.06 vous pouvez voir que la traduction diminue considérablement, ces polysomes ont maintenant tous disparu.
00:07:40.22 Et maintenant vous pouvez voir ces ARNm s'accumuler
00:07:43.15 dans ces foyers discrets au sein de la cellule. Et ces foyers se chevauchent avec les marqueurs des P-bodies.
00:07:48.09 Ainsi, les corps P contiennent des ARN, et ces ARN peuvent en fait
00:07:51.21 quitter de manière réversible les corps P et entrer à nouveau la traduction.
00:07:55.29 À travers un certain nombre d'expériences différentes
00:07:57.17 montré par Muriel McGees et Daniella Texiera dans mon laboratoire il y a plusieurs années.
00:08:02.25 Et vous pouvez voir que si vous rajoutez du glucose,
00:08:04.17 ces corps P rétrécissent et les polysomes sont restaurés.
00:08:09.01
00:08:11.15 Les corps P ne contiennent pas seulement de l'ARN, mais ils ont également besoin d'ARN pour se former.
00:08:16.02 Voici une expérience réalisée par Marco Valencia Antonio Sanchez dans mon laboratoire il y a quelques années,
00:08:22.01 où il a purifié les corps P par centrifugation différentielle,
00:08:25.01 et s'il a traité ces corps P avec de la RNase, vous pouvez voir qu'ils se sont effondrés.
00:08:29.17 Et donc les P-bodies non seulement. les corps P sont donc des complexes qui se forment sur l'ARN non traduisant,
00:08:36.11 qui contiennent cet ensemble discret de protéines, et ils ont besoin de cet ARN pour leur formation.
00:08:43.22 L'une des questions auxquelles mon laboratoire s'est intéressé est d'essayer de comprendre,
00:08:46.21 comment ces protéines s'assemblent-elles réellement sur l'ARN,
00:08:50.11 et comment s'assemblent-ils en un corps P d'ordre supérieur.
00:08:52.06 Et qu'est-ce que cela nous apprend sur la fonction de ces complexes.
00:08:54.26 Et donc une approche que nous avons adoptée,
00:08:57.09 est de purifier tous ces différents composants,
00:08:59.15 puis testez leurs interactions entre eux.
00:09:02.10 Et nous avons fait un certain nombre d'expériences différentes où nous purifions
00:09:06.00 versions courantes de ces composants de base, puis tester leur liaison in vitro.
00:09:10.20 Par exemple ici, nous prenons deux protéines différentes et les mélangeons,
00:09:14.07 nous purifions cette protéine Dhh1,
00:09:17.28 et nous demandons si celui-ci arrive.
00:09:19.16 Et si vous faites beaucoup d'expériences de co-immunoprécipitation,
00:09:22.14 que vous pouvez voir, est-ce qu'il y a un nombre énorme d'interactions entre
00:09:27.08 ces composants de base du corps P, et les uns avec les autres.
00:09:30.07 Et avec la molécule d'ARN.
00:09:33.13 Donc, ce dessin animé montre tous ces composants, en utilisant des protéines purifiées,
00: 09: 39.09 montrant les interactions directes protéine-protéine qui se produisent,
00:09:42.15 entre ces différents composants centraux des P-bodies.
00:09:45.13 Et ce que vous pouvez voir, c'est qu'il existe un réseau dense d'interactions.
00:09:48.02 Et à l'intérieur de cela, beaucoup de ces protéines sont également des protéines de liaison à l'ARN,
00:09:52.09 et pour que ces protéines puissent non seulement s'assembler entre elles,
00:09:54.25 ils peuvent également se lier à la molécule d'ARN pour former un complexe ARN-protéine.
00:09:59.10
00:10:03.00 Maintenant, nous ne savons pas encore vraiment comment ceux-ci se réunissent pour former le complexe définitif.
00:10:09.00 C'est l'un de nos objectifs dans les prochaines années.
00:10:12.05 Mais, nous avons actuellement deux modèles pour ce à quoi ressemblent ces structures.
00:10:16.03 L'une est ce que nous avons appelé la boucle fermée.
00:10:19.00 où les extrémités 5-prime et 3-prime de l'ARN sont réunies
00:10:21.21 par des interactions protéine-protéine avec ces différents composants du noyau,
00:10:25.07 étant préférentiellement lié à la coiffe ou à l'extrémité 3-prime de l'ARNm.
00:10:29.00 Et ce type de modèle en boucle fermée est analogue aux modèles de complexes de traduction,
00:10:34.07 où la coiffe et la queue poly-A sont réunies par des interactions protéine-protéine,
00:10:38.15 facteurs d'initiation liés à ces deux sites, pour favoriser le chargement des ribosomes.
00:10:45.02 L'autre modèle possible est ce que nous appelons un nucléosome,
00:10:48.19 ou des perles sur une ficelle, où nous avons ce complexe central, et il se trouve à plusieurs endroits sur l'ARN,
00:10:54.16 et donc la région codante sera également recouverte de ces différentes protéines,
00:10:58.27 et les expériences en cours dans mon laboratoire visent à essayer d'identifier les différences, de déterminer
00:11:04.17 lequel de ces complexes se forme réellement sur l'ARN.
00:11:09.05
00:11:12.08 Maintenant, nous comprenons comment ces ARN s'assemblent dans des structures d'ordre supérieur,
00:11:15.05 de notre analyse de ces interactions entre ces protéines.
00:11:19.00 Il y a donc ces mRNP à corps P qui se réunissent pour former une structure plus grande,
00:11:24.28 via deux domaines d'auto-interaction.
00:11:26.23 Donc l'un de ces domaines d'interaction se trouve sur la protéine EDC3,
00:11:30.18 qui peut en fait se dimériser avec lui-même, et donc si vous perturbez cette interaction,
00:11:36.00 ce que vous pouvez voir, c'est que vous perdez. le nombre de corps P diminue considérablement.
00:11:40.16 Bien que vous puissiez encore en former quelques-uns.
00:11:42.08 Ce serait donc une cellule de type sauvage, où nous l'avons affamée pour faire de très gros corps P,
00:11:46.04 et maintenant, lorsque nous supprimons cette protéine EDC3, vous pouvez voir qu'il y en a encore qui se forment.
00:11:51.11 Mais ceux qui se sont formés dépendent d'une autre interaction, qui se trouve dans la protéine LSM-4,
00:11:56.13 qui, à sa queue C-terminale, contient ce qu'on appelle un domaine "prion".
00:12:00.10 D'accord. Et un domaine prion est analogue à ce à quoi nous pensons dans la maladie de la vache folle,
00:12:05.19 ou la maladie humaine de Kuru, qui est un domaine d'auto-assemblage,
00:12:09.12 qui, au moins à l'état pathologique, peut être irréversible.
00:12:13.09 Mais, c'est un exemple où ces types de domaines prions forment non seulement un agrégat,
00:12:21.02 mais c'est en fait un assemblage réversible, donc ce n'est pas un état pathogène.
00:12:24.20 Et si vous obtenez à la fois la protéine EDC3 et le domaine prion sur la protéine LSM4,
00:12:30.15 ici, vous voyez qu'il n'y a plus de corps P en formation.
00:12:34.03 Maintenant, est-ce intéressant qu'il y ait en fait ce domaine prion,
00:12:39.25 ou ce qu'on appelle souvent un domaine Q/N impliqué dans l'agrégation de ces complexes ARN-protéine ?
00:12:44.26 Je veux juste faire quelques remarques à ce sujet,
00:12:47.19 parce que je pense que c'est en fait un aspect très intéressant de la biologie,
00:12:50.20 qui pourrait avoir une signification plus large.
00:12:52.16 Premièrement, de nombreuses protéines impliquées dans la traduction et la dégradation de l'ARN
00:12:57.22 ont ce type de domaines Q/N.
00:12:59.21 Par exemple, si vous recherchez le génome de la levure,
00:13:02.26 il y a environ 100 protéines qui ont le potentiel
00:13:05.23 pour former ce type d'agrégats via le domaine Q/N ou prion.
00:13:10.10 Sur ces 100, 50 sont impliqués dans la traduction ou la dégradation de l'ARN.
00:13:15.20 Donc plus de la moitié. Et beaucoup d'autres, nous ne savons pas ce qu'ils font,
00:13:18.11 donc ils pourraient aussi être impliqués.
00:13:20.03 Je pense donc que ce sera une caractéristique commune à beaucoup de ces protéines,
00:13:23.21 dans la traduction et la dégradation de l'ARN
00:13:26.16 et suggère qu'ils peuvent alors avoir tendance à former ce type d'agrégats,
00:13:31.04 pour des raisons biologiques que nous ne comprenons pas encore.
00:13:33.09
00:13:35.24 Conformément à cela, différents types de ces domaines
00:13:39.13 peut créer différents types de structures, ou différents types de corps P, par exemple.
00:13:45.17 Et, on ne comprend pas bien à quel point ces différents domaines Q/N peuvent être spécifiques,
00:13:52.09 mais dans certains cas, il semble qu'ils puissent avoir des interactions spécifiques les uns avec les autres,
00:13:57.08 et dans d'autres cas général. Cela signifie donc différents types de domaines Q/N
00:14:00.28 pourrait alors également piloter différents types de domaines, ou types de granules ARN-protéines.
00:14:05.17 Et en accord avec cela, nous savons également que les domaines Q/N
00:14:08.07 sont impliqués dans l'assemblage d'un autre
00:14:10.11 Granule ARN-protéine dans la levure et dans les cellules humaines appelé granule de stress.
00:14:14.19 dont je parlerai dans quelques minutes.
00:14:16.11
00:14:19.00 Enfin, le fait que les domaines Q/N peuvent être irréversibles,
00:14:22.23 leur permet de fonctionner comme des éléments épigénétiques. Et qu'est-ce que cela signifie alors,
00: 14: 26.23 est que si vous assemblez des granules de protéine ARN à travers ces domaines prions,
00:14:32.00 vous avez alors le potentiel d'avoir un état génétique héréditaire, à cause de cela.
00:14:37.18 Et donc, un modèle de Kazeksai et Eric Kandel a proposé qu'un tel type d'assemblage entraîné par prions
00:14:46.05 peut jouer un rôle dans la plasticité synaptique dans la formation de la mémoire.
00:14:49.20
00:14:52.17 Et enfin, il est frappant de constater que plusieurs des maladies neuro-dégénératives
00:14:57.16 impliquent l'expansion de la poly-glutamine
00:15:01.14 tracts dans les protéines qui sont normalement des composants des corps P ou des granules de stress.
00:15:05.04 Ainsi, par exemple, Huntington's :
00:15:08.01 la protéine qui donne lieu à la maladie neuro-dégénérative contient un tractus polyQ
00:15:16.14 et c'est normalement un composant des P-bodies. Et c'est probablement pourquoi il a le tract polyQ,
00:15:21.06 parce qu'une partie de sa biologie l'oblige à s'assembler dans ce complexe,
00:15:25.04 mais quand ce tractus s'étend trop gros, cela conduit à la formation d'agrégats cytoplasmiques.
00:15:31.09 Et il est controversé de savoir si ceux-ci sont toxiques ou protecteurs,
00:15:34.21 mais il existe une corrélation frappante entre certaines de ces maladies neuro-dégénératives,
00:15:38.18 ayant des expansions de ces étendues, et la formation de ces agrégats,
00:15:43.08 qui sont probablement liés d'une manière ou d'une autre aux corps P et/ou aux granules de stress.
00:15:50.00
00:15:54.16 D'accord. Ainsi, nous comprenons un peu comment ces P-bodies s'assemblent.
00:16:00.03 Et nous comprenons comment ils s'agrègent en de plus grandes structures.
00:16:03.10 Donc, cela nous permet de faire une expérience, puis de tester quelle est la signification
00:16:08.01 de faire ces plus grandes structures. Cette structure plus large est-elle importante
00:16:12.24 pour que ces ARN arrêtent la traduction, ou est-il important qu'ils soient dégradés ?
00:16:16.24 Donc, l'expérience que nous avons faite consiste simplement à regarder ce qui se passe, à la dégradation de l'ARN
00:16:24.19 dans un mutant qui ne peut plus assembler ces plus grandes structures.
00:16:27.25
00:16:29.21 Et ce que nous avons observé alors,
00:16:31.16 si nous regardons la dégradation des ARN, c'est que les ARN ont tendance à se dégrader assez normalement.
00:16:36.13 Nous examinons donc ici l'ARNm rapporteur spécifique MFA2.
00:16:40.11 Nous bloquons la transcription à 0 temps,
00:16:42.06 et vous pouvez voir que dans les cellules de type sauvage, l'ARN se dégrade avec une demi-vie d'environ 3 minutes.
00:16:46.22 Et chez le mutant, qui ne peut pas faire de gros corps P, nous voyons un taux de désintégration similaire.
00:16:52.08
00:16:55.09 Donc, en d'autres termes, la formation de ces structures à plus grande échelle n'est pas nécessaire,
00:16:59.17 au moins pour la dégradation de quelques ARNm rapporteurs.
00:17:03.01 Et donc, cela suggère que la formation de ces mRNP individuels,
00:17:07.02 au moins dans les conditions que nous avons examinées jusqu'à présent,
00:17:10.10 est suffisant pour permettre la dégradation des ARN, pour leur permettre de sortir de la traduction,
00:17:16.03 et entrez dans cet état de refoulement traductionnel. Cela pose donc la question,
00:17:21.27 pourquoi les cellules fabriquent-elles ces structures plus grandes ?
00:17:25.12 En fait, il faut anticiper que ces structures ont des rôles,
00:17:29.24 car ils sont conservés dans toutes les cellules eucaryotes qui ont été examinées.
00:17:33.16 Alors, pourquoi faire ces structures plus grandes ?
00:17:36.04 L'explication la plus simple est que vous créez ces structures plus grandes pour favoriser les interactions,
00:17:43.15 entre les composants lorsque ces composants sont limitatifs.
00:17:45.20 Et il est très probable que dans les conditions que nous avons examinées jusqu'à présent en laboratoire,
00:17:49.29 les composants que nous testons, dans les conditions que nous examinons en laboratoire,
00:17:56.00 les composants clés qui déclenchent la dégradation de l'ARN, ou la répression de la traduction, ne sont pas limitatifs.
00:18:02.09 Alternativement, il se pourrait que certains ARNm nécessitent une agrégation pour leur régulation.
00:18:07.28 Il se peut que vous vous agrégiez pour vous protéger, pour limiter d'autres interactions.
00:18:13.13 Par exemple, l'agrégation d'ARN dans ces structures pourrait les protéger d'autres nucléases,
00:18:18.03 qui ne sont pas présents dans ceux-ci. Et puis, il se pourrait que l'agrégation joue des rôles importants
00:18:24.08 en organisation cellulaire, et ou transport. Comme nous l'avons suggéré dans les neurones ou dans les cellules germinales.
00:18:32.10 Mais c'est en fait un domaine d'intérêt permanent, essayant de comprendre le rôle plus large de l'assemblage,
00:18:40.09 de ces grandes structures dans les cellules eucaryotes. Et je tiens à souligner,
00:18:44.20 que ce n'est pas un problème qui se limite à l'étude des P-bodies et
00:18:48.14 la régulation de la traduction dans le cytoplasme.
00:18:50.21 En fait, comme nous avons étudié davantage l'organisation des cellules,
00: 18: 54.24 ce que nous avons appris, c'est qu'il existe une diversité de granules de protéines d'ARN,
00:18:58.08 qui se forment dans les cellules eucaryotes.
00:19:01.04 Donc, dans le cytoplasme, nous avons parlé des corps P, et un peu des granules de stress.
00:19:05.18 Mais dans le noyau, il y a beaucoup d'autres complexes ARN-protéine.
00:19:09.15 Des taches nucléaires qui contiennent des facteurs d'épissage, ainsi que des corps de Cajal,
00: 19: 15.02 qui contiennent des composants de snRNA, de petits complexes nucléaires de protéines d'ARN.
00:19:21.04 Et en fait, les travaux de Carl Neuberger ont vraiment montré que la fonction de ces corps Cajal,
00:19:25.17 est d'augmenter la vitesse d'assemblage de ces complexes ARN protéiques.
00:19:30.06 Et donc je pense que celui-là pense que nous devrions nous attendre à ce que nous avancions,
00:19:33.17 alors que nous étudions ces différents complexes ARN-protéine,
00: 19: 37.23 est que leur rôle général pourrait être d'augmenter les taux d'assemblage
00:19:42.00 des composants qu'ils contiennent, simplement en fournissant une concentration plus élevée de ces facteurs.
00:19:49.26
00:19:50.24 Maintenant, les corps P s'arriment souvent, ou se chevauchent, avec ces granules d'ARN appelés granules de stress.
00:19:59.06 Donc ici, nous regardons une cellule de mammifère.
00:20:01.15 Le bleu représente une structure de granulés de stress.
00:20:04.18 Et le jaune ou le rouge ici, représente un corps P.
00:20:08.19 Et vous pouvez voir qu'ils sont souvent amarrés ensemble, l'un près de l'autre.
00:20:11.08 Un phénomène similaire se produit dans la levure,
00:20:13.12 bien que dans ce cas, et dans de nombreux cas, le corps P et le granule de stress se chevauchent en fait.
00:20:19.04 Donc ici, dans cette image particulière dans la levure, les corps P seraient rouges
00:20:23.11 et les granules de stress seraient verts.
00:20:26.04 Donc, s'ils se chevauchent, ils seront jaunes.
00:20:27.16 Et vous pouvez voir que beaucoup de ces composants sont en fait jaunes.
00:20:30.10
00:20:32.08 Alors, que sont les granules de stress ?
00:20:34.18 Les granules de stress, encore une fois, sont un complexe ARN-protéine contenant des ARN non traduits.
00:20:39.21 Mais contrairement à la désintégration et aux répresseurs de traduction présents dans les corps P,
00:20:44.24 les granules de stress contiennent des facteurs d'initiation de la traduction,
00:20:47.22 Protéines de liaison à l'ARN, et, dans certains cas, elles peuvent contenir la sous-unité 40s.
00:20:54.17 Des granules de stress se forment lorsque l'initiation de la traduction est lente,
00: 20: 58.23 et donc le modèle le plus simple est que ces granules de stress représentent une population d'ARNm,
00:21:05.16 qui entrent ou sortent de la traduction.
00:21:07.24 Et c'est qu'ils ont assemblé un complexe d'initiation à la traduction,
00:21:11.04 mais ils ne sont pas entrés dans la phase d'allongement de la traduction.
00:21:16.16 On ne sait pas s'ils entrent ou sortent vraiment de la traduction,
00:21:20.02 même si dans certains cas, je vais affirmer qu'ils entrent peut-être dans la traduction.
00:21:25.01
00:21:27.20 Maintenant, ces interactions entre les corps P et les granules de stress,
00:21:31.06 ont conduit à la suggestion que les ARNm échangent entre ces deux.
00:21:34.29 Et donc la logique ici est que, tandis que ces deux granules différents interagissent,
00:21:39.03 ils peuvent contenir le même ARNm,
00:21:42.28 et nous savons que les ARNm qui sont dans les corps P peuvent retourner à la traduction.
00:21:46.24 Donc, à un certain niveau, ces ARNm doivent être capables de se réassocier aux facteurs d'initiation de la traduction.
00:21:51.20 Et donc une hypothèse alors,
00:21:54.04 est que les ARNm s'échangent entre les granules de stress et les P-bodies.
00:21:57.28
00:22:00.00 Et il y a vraiment deux modèles pour expliquer comment cela pourrait se produire.
00:22:03.12 Ainsi, dans le premier modèle, les ARNm, lorsqu'ils sont engagés dans la traduction,
00:22:10.15 quand ils cessent de se déplacer, ils s'assemblent dans cette structure de granulés de contrainte.
00:22:14.08 Et dans ce granule de stress, différents ARNm assembleraient différents complexes.
00:22:19.06 Certains ARN seraient ciblés pour la dégradation et seraient envoyés à un corps P,
00:22:22.29 pour destruction.
00:22:24.14 Et d'autres ARN réassembleraient un nouveau complexe de traduction et retourneraient aux polysomes.
00:22:28.20 L'autre possibilité est, en fait, que les ARN, lorsqu'ils sortent de la traduction, voyagent vers un corps P,
00:22:36.18 et dans ce corps P, certains ARN seraient triés pour être détruits.
00:22:40.19 Ou d'autres ARN, probablement en raison de leur composition ou de leurs caractéristiques de séquence,
00:22:45.05 réassemblerait un nouveau complexe de traduction,
00:22:47.26 puis reviendrait au pool traduit.
00:22:50.15 Il y a quelques années, Ross Buck dans mon laboratoire a voulu essayer de faire la distinction entre ces deux modèles,
00:22:56.28 et c'est donc une expérience relativement simple,
00: 22: 59.19 parce qu'il va analyser comment les défauts dans la capacité d'assembler les corps P ou les granules de stress
00:23:04.08 affectent les autres structures.
00:23:06.16 Ainsi, par exemple dans ce modèle, vous devrez assembler un granule de stress
00:23:11.13 pour faire un P-body. Où comme dans ce modèle, vous devrez peut-être faire un P-body
00:23:15.22 afin de faire un granule de stress.
00:23:17.02 Et donc, voici à quoi ressemblent ce genre d'expériences.
00:23:21.09 Ici, nous utilisons des cellules de levure,
00:23:23.00 où nous avons une mutation qui peut empêcher la formation de granules de stress ou de corps P.
00:23:27.16 Et c'est une cellule de type sauvage, et encore une fois vous pouvez voir beaucoup de granules de stress en vert,
00:23:32.13 de nombreux corps P en rouge. Et ils chevauchent généralement les marqueurs de granulés de stress,
00:23:37.05 donc ils sont jaunes.
00:23:38.16 Si vous vous débarrassez de la capacité de former des granules de stress,
00:23:42.04 vous faites toujours des P-bodies, et vous faites à peu près le même nombre,
00:23:46.02 et la même luminosité et la même taille de corps P.
00:23:51.03 Ainsi, les mutations réduisant les granules de stress n'affectent pas la formation des corps P,
00:23:55.27 au moins dans des cellules de levure.
00:23:57.16 Cependant, si nous faisons l'expérience inverse, où nous nous débarrassons des corps P,
00:24:02.26 et nous utilisons ici les mutations dont nous avons parlé plus tôt,
00:24:05.10 la protéine EDC3 est partie et supprime le domaine prion sur cette protéine Lsm4.
00:24:10.16 Maintenant, ce que vous voyez, c'est que nous ne fabriquons pas de corps P,
00:24:14.00 mais nous ne fabriquons pas non plus de granules de stress.
00:24:15.17
00:24:17.04 Notre interprétation de cela est en fait que des granules de stress se forment,
00:24:22.07 à partir de corps P préexistants. Maintenant, bien sûr, il y a deux vues possibles à ce sujet :
00:24:28.14 une opinion est, en fait, que cet effet est vraiment un effet indirect.
00:24:32.25 Mais si vous vous débarrassez des corps P, vous avez toutes sortes de changements dans la régulation des ARNm,
00:24:37.13 et cela change les protéines qui affectent la formation des granules de stress.
00:24:41.03 Et donc vous ne pouvez pas faire de granules de stress pour une raison indirecte.
00:24:44.09 Et l'autre modèle, c'est qu'en fait, les P-bodies fournissent un site d'assemblage,
00:24:49.12 où dans ce modèle, lorsque les ARN arrêtent de traduire,
00:24:53.27 ils s'assemblent d'abord en ces complexes qui s'agrègent dans les corps P, et qu'avec le temps,
00:24:59.24 certains de ces ARN sont ciblés pour la traduction,
00:25:03.08 afin qu'ils assemblent de nouveaux facteurs de traduction sur eux,
00:25:06.18 et certains sont ciblés pour la dégradation, et ils pourraient disparaître,
00:25:08.26 et donc dans ce temps intermédiaire, nous avons en quelque sorte un chevauchement,
00:25:12.07 et puis avec plus de temps, ces ARN sont détruits, sont partis,
00:25:16.26 et ces ARN, qui vont rentrer en traduction,
00:25:20.06 deviendra une composante plus importante du pool total.
00:25:23.23 Donc, pour examiner cela, distinguez ces possibilités,
00: 25: 28.18 Ross a fait une expérience où il a essentiellement cherché à voir si des granules de stress se formaient
00:25:36.20 par maturation des corps P. Et donc ce qu'il va faire c'est juste suivre un cours du temps
00:25:40.29 de la formation de corps P et de granules de stress lors d'une privation de glucose.
00:25:45.26 Donc il va développer une culture, il va la priver de glucose pendant une courte période de temps,
00:25:50.13 et ensuite prendre des images sur une variété de temps,
00:25:53.24 et voyez ce qui arrive aux corps P et aux granules de stress.
00:25:56.01 Et quand il fait cette expérience, voici les résultats :
00:26:00.12 Les observations importantes, je vais juste les souligner.
00:26:03.26 La première est que la première chose que vous voyez est que les corps P deviennent très gros.
00:26:08.01 Donc, à partir de zéro, voici avant le stress,
00:26:11.27 il y a quelques petits corps P que vous ne pouvez pas voir dans ce genre de conditions d'exposition.
00:26:15.09 Mais après sept minutes de stress, ils sont assez gros,
00:26:18.01 et très lumineux.
00:26:20.05 Donc les corps P se forment en premier.
00:26:21.29 La deuxième chose que vous voyez, c'est que les premiers granules de stress que vous pouvez voir,
00:26:26.04 il y en a quelques-uns ici à ce moment de sept minutes,
00:26:29.13 ils sont toujours en association avec un corps P.
00:26:32.14 Donc, si vous regardez ici dans la fusion, ils se chevauchent toujours.
00:26:35.04 Ainsi, les granules de stress apparaissent d'abord en conjonction avec un corps P.
00:26:39.21 Et puis la troisième chose que vous voyez, c'est si vous suivez avec plus de temps,
00:26:43.27 certains de ces corps P mûrissent d'être un corps P à être principalement comme un granule de stress.
00:26:50.08 Donc, si vous regardez celui-ci ici, au début, c'est principalement un P-body
00:26:54.15 avec très peu de marqueur de granule de stress. Et puis une demi-heure plus tard,
00:26:58.18 la quantité de Dcp2, un marqueur P-body là-bas a considérablement diminué,
00: 27: 03.15 et la quantité de protéine de liaison poly-A, un marqueur de granule de stress a augmenté,
00:27:07.27 suggérant que ceux-ci, en fait, mûrissent d'un état de corps P à un état de granule de stress.
00:27:13.02 Et cela suggère qu'il y a vraiment une directionnalité dans le mouvement des ARN,
00:27:18.29 entre ces différents types de complexes. Qu'ils passent de la traduction,
00:27:23.14 à un état refoulé, généralement dans la formation d'un type de complexe P-body.
00:27:30.24 Et ces ARN peuvent alors réintégrer la traduction en formant un nouveau complexe de traduction,
00:27:35.09 qui peuvent s'associer à ces structures plus grandes appelées granules de stress,
00:27:39.07 et revenez en traduction. Bien que je me concentre sur ces complexes ARN-protéine individuels,
00:27:47.11 nous pouvons observer que dans le microscope est vraiment une somme de cette population totale
00:27:52.00 est dans ces agrégats qui sont visibles au microscope optique.
00:27:56.13
00:28:00.23 Maintenant, que sont donc les granules de stress ?
00:28:03.14 Donc au moins dans ce genre de conditions,
00:28:06.06 cela suggère que les granules de stress sont principalement des ARN,
00:28:09.12 qui sont en train d'être amorcés pour la réintroduction de la traduction.
00:28:12.00 Et qu'alors, peut-être que les granules de stress devraient être considérés comme des sites de rassemblement,
00:28:18.07 des complexes d'initiation de la traduction.
00:28:20.06 Et l'argument ici pour cela est qu'ils se forment lorsque l'initiation est limitante,
00:28:24.04 ils se forment à partir d'ARN non-traducteurs, et ils contiennent des facteurs de traduction.
00:28:28.25 Et donc peut-être que ce ne sont pas nécessairement des sites où les ARN sont ciblés pour la répression,
00:28:32.16 mais ce sont des sites où les ARN ont leur forte concentration locale de facteurs de traduction,
00:28:38.00 et donc permettre l'assemblage efficace de ces complexes d'initiation de la traduction
00:28:42.05 qui peut ensuite continuer et entrer la traduction.
00:28:44.17 Et c'est un domaine de recherche supplémentaire dans mon laboratoire, ainsi que dans d'autres laboratoires.
00:28:50.05
00:28:55.09 Maintenant, je veux prendre du recul et dire quelques mots sur les granules d'ARN.
00:28:59.22 Parce que ceux d'entre vous qui travaillent dans ce domaine, ou qui lisent à ce sujet,
00:29:04.19 il est facile de se perdre sur la diversité des différents types de granules d'ARN,
00:29:09.06 qui sont décrits dans la littérature.
00:29:10.24 Et, ce que j'aimerais argumenter, c'est en fait que ces granules sont peut-être tous liés,
00:29:16.03 dans une sorte de modèle simple où il y a différentes étapes
00:29:19.04 des mouvements d'ARN à travers ce cycle d'ARNm.
00:29:24.08 Maintenant, par exemple, dans certaines conditions, vous pouvez voir des granules qui s'accumulent,
00: 29: 32.25 qui contiennent EIF4e, EIF4g, le complexe de liaison au capuchon et la protéine de liaison poly-A,
00:29:37.25 qui manque d'autres composants,
00:29:40.12 comme des sous-unités des années 40 qui se forment sous un stress différent.
00:29:44.13 Donc, une façon simple de penser à ceux-ci, c'est qu'ils sont simplement bloqués,
00:29:49.12 ils ont simplement différentes étapes de limitation de débit dans les transitions
00:29:52.13 entre ces différents pools dans le cycle d'ARNm.
00:29:55.09 Donc si vous bloquez cette étape ici,
00:29:57.04 en réponse à divers signaux, ces ARN s'accumulent avec ces complexes,
00:30:01.25 alors vous obtiendrez un granule de stress de cette composition. Alors que si vous bloquez ici,
00:30:05.28 vous accumulerez avec ce type de complexe ARN-protéine,
00:30:09.02 et vous obtiendrez un granule de stress qui contient ces autres facteurs.
00:30:12.06 Donc, ce ne sont peut-être pas des particules fondamentalement différentes,
00:30:17.07 ce sont simplement des points de décrochage différents sur un continuum de points d'échange.
00:30:22.21 Et donc quand on pense à ce genre de modèle alors,
00:30:26.19 la diversité et la composition des granules observées dans la cellule
00:30:30.23 peut également être affecté par le comportement de différentes sous-populations d'ARNm.
00:30:36.06 Ainsi, par exemple, sous certaines contraintes, les deux corps P augmentent,
00:30:42.20 et des granules de stress. Mais probablement parce qu'il y a des ARNm qui sont bloqués à ce stade,
00:30:48.21 et ils sont assemblés avec ces composants de corps P, vous voyez une grande formation de corps P,
00:30:54.01 mais d'autres ARNm sont bloqués sur un site différent.
00:30:56.09 Peut-être ici après qu'ils aient une petite sous-unité,
00:31:00.11 et vous verrez donc également des granules de stress s'accumuler.
00:31:02.22 Et donc l'une des choses que nous ne comprenons pas très bien,
00: 31: 05.04 est quelle est la diversité des différents types d'ARNm et de complexes de protéines d'ARNm,
00:31:09.12 et ensuite comment ils conduisent à l'accumulation de différentes particules dans différentes conditions.
00:31:17.15
00:31:19.16 Mais une chose cohérente avec cela, c'est que si nous regardons dans la littérature,
00: 31: 23.15 ce que nous pouvons voir, c'est qu'il y a vraiment un continuum de granules ARN-protéines,
00:31:27.07 qui va d'un corps P classique tel que défini par les articles initiaux à un granule de contrainte classique.
00:31:34.19 Et donc c'est juste une caricature de ça, et la chose importante à regarder ici,
00: 31: 38.26 se trouve sous chacune de ces particules, une liste des protéines qu'elles contiennent est affichée,
00:31:44.09 et en vert seraient des composants qui ne sont visibles que dans les corps P.
00:31:47.28 Ce serait donc un corps P qui n'a que des composants de corps P.
00:31:51.13 Les jaunes sont des protéines que l'on peut voir dans les corps P ou dans les granules de stress.
00:31:55.21 Et le rouge serait des composants qui ne sont visibles que dans les granules de stress.
00:31:59.11 Et si vous regardez dans la littérature, les corps P dendritiques,
00:32:03.16 ce sont des complexes ARN-protéine trouvés
00:32:06.10 du côté dendritique des synapses dans divers neurones.
00:32:10.08 Ils ont un mélange de corps P et de composants de granulés de stress.
00:32:14.10 Les particules de transport dans les neurones de la drosophile ont à nouveau un mélange.
00:32:21.10 Chez C. elegans, différents types de granulés peuvent à nouveau se mélanger.
00:32:25.11 Bien que dans de nombreux cas nous ne connaissions pas la composition complète de chacun de ces granules,
00:32:29.12 ce que vous commencez à voir, c'est qu'il n'y a rien de tel que, il y a deux conditions aux limites,
00:32:35.02 mais il existe un large éventail de différentes formes intermédiaires.
00:32:39.14 Et que nous devrions peut-être y penser alors,
00:32:42.25 tous comme des points de blocage différents sur ce cycle d'ARNm,
00:32:45.22 ou différentes sous-populations d'ARNm bloquées sur un mélange de sites.
00:32:49.25
00:32:51.24 D'accord. Donc en résumé, je veux juste essayer de mettre en évidence les principaux points que j'ai essayé de dire
00: 32: 58.16 qui est que, dans les cellules, les ARNm peuvent exister dans au moins deux états mRNP prédominants
00:33:04.12 ceux qui traduisent et ceux qui sont réprimés.
00:33:07.13 Ces ARNm réprimés s'accumulent généralement dans les granules de protéines ARN,
00:33:11.11 tels que les corps P et les granules de stress.
00:33:13.21 Ces différents compartiments biochimiques peuvent avoir des taux de traduction différents,
00:33:20.08 déadénylation et dégradation de l'ARNm, selon l'endroit où l'ARNm se trouve dans la cellule,
00:33:25.22 et à quelles protéines il est associé.
00:33:27.07 Les corps P peuvent également être liés aux particules de transport d'ARN,
00:33:31.09 et jouent donc un rôle dans la localisation,
00:33:33.02 et qu'il existe des mécanismes qui déplacent les ARN entre ces compartiments,
00:33:36.24 dont je n'ai pas eu le temps de parler aujourd'hui,
00:33:39.03 qui sont discrets et impliquent divers types de protéines et d'enzymes.
00:33:43.15
00:33:45.20 Il y a beaucoup de questions sans réponse dans ce domaine.
00:33:48.15 Comment les ARNm cessent-ils réellement la traduction et s'assemblent-ils en corps P ?
00:33:52.19 Comment les ARNm sortent-ils des corps P et réassemblent-ils un nouveau complexe de traduction ?
00:33:56.25 Et retourner dans le pool de traduction ?
00:33:59.05 Comment déterminent-ils quels ARNm vont faire quoi ?
00:34:01.23 Et pourquoi formez-vous réellement ces agrégats à grande échelle ?
00:34:05.03 La prédiction est, pour favoriser les interactions entre les composants limitants,
00:34:08.21 mais il n'y a pas encore de démonstration directe de cela pour les corps P ou les granules de stress.
00:34:14.16 Et puis, comment ce cycle est-il lié à la localisation des ARNm dans certaines régions de la cellule
00:34:19.15 et la biogenèse des ARNm dans le noyau,
00:34:21.26 et leur entrée dans le cytoplasme et commence à se traduire et à fonctionner ?
00:34:26.18 Et sur ce, je tiens à vous remercier tous pour votre attention.
00:34:30.29

  • Partie 1 : localisation, traduction et dégradation de l'ARNm

Avant la synthèse de la protéine, le brin d'ADN doit d'abord être répliqué puis transcrit dans sa molécule d'ARNm correspondante par réplication et transcription d'ADN.

Le dogme central de la biologie moléculaire (Source: PDF) Il est important de noter que toutes les régions de l'ARNm ne sont pas codées pour former des acides aminés à la place, il existe une région spécifique située près de l'extrémité 5 & 8242 appelée la région non traduite où l'ARNm n'est pas du tout traduit.


Différence entre l'expression des gènes chez les procaryotes et les eucaryotes

L'expression des gènes est un processus essentiel qui se déroule à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes. Malgré le fait que les résultats chez les eucaryotes et les procaryotes soient les mêmes, il existe des différences considérables entre eux. L'expression des gènes est discutée en général, et les différences entre les processus procaryotes et eucaryotes sont mises en évidence en particulier dans cet article.

L'expression du gène

Lorsque l'information d'un gène est convertie en formes structurelles, on dit que le gène particulier est exprimé. L'expression génique est un processus qui fabrique des molécules biologiquement importantes, et ce sont généralement des macromolécules. Les gènes sont principalement exprimés sous forme de protéines, mais l'ARN est également un produit de ce processus. Il ne pourrait y avoir de forme de vie sans que le processus d'expression des gènes n'ait lieu.

Il existe trois étapes principales dans l'expression des gènes, appelées transcription, traitement de l'ARN et traduction. La modification de la protéine post-traduction et la maturation de l'ARN non codant sont quelques-uns des autres processus impliqués dans l'expression des gènes. Dans l'étape de transcription, la séquence nucléotidique du gène dans le brin d'ADN est transcrite en ARN après que le brin d'ADN ait été démantelé avec l'enzyme ADN hélicase. Le brin d'ARN nouvellement formé (l'ARNm) est reformé en éliminant les séquences non codantes et en amenant la séquence nucléotidique du gène vers les ribosomes. Il existe des molécules d'ARNt (ARN de transfert) spécifiques qui reconnaissent les acides aminés pertinents dans le cytoplasme. Après cela, les molécules d'ARNt sont attachées aux acides aminés spécifiques. Dans chaque molécule d'ARNt, il y a une séquence de trois nucléotides. Un ribosome dans le cytoplasme est attaché au brin d'ARNm et le codon de départ (le promoteur) est identifié. Les molécules d'ARNt avec les nucléotides correspondants pour la séquence d'ARNm sont déplacées dans la grande sous-unité du ribosome. Lorsque les molécules d'ARNt arrivent au ribosome, l'acide aminé correspondant est lié à l'acide aminé suivant dans la séquence par une liaison peptidique. Cette liaison peptidique se poursuit jusqu'à ce que le dernier codon soit lu au niveau du ribosome. Sur la base de la séquence d'acides aminés dans la chaîne protéique, la forme et la fonction varient pour chaque molécule de protéine. Cette forme et cette fonction sont le résultat de la séquence nucléotidique dans la molécule d'ADN. Par conséquent, il devient clair que différents gènes codent différentes protéines avec des formes et des fonctions variables.

Quelle est la différence entre l'expression génique chez les procaryotes et les eucaryotes?

• Étant donné que les procaryotes n'ont pas d'enveloppe nucléaire, les ribosomes peuvent commencer à synthétiser la protéine au fur et à mesure que le brin d'ARNm se forme. Cela contraste fortement avec le processus eucaryote, où le brin d'ARNm doit être transporté dans le cytoplasme pour que les ribosomes se lient à cela. De plus, le nombre d'étapes principales est de deux dans l'expression des gènes procaryotes, alors qu'il existe trois étapes principales dans le processus eucaryote.

• Il existe des séquences d'introns dans l'ADN eucaryote, de sorte que le brin d'ARNm les aura également. Par conséquent, l'épissage de l'ARN doit avoir lieu avant de finaliser le brin d'ARNm à l'intérieur du noyau chez les eucaryotes. Cependant, il n'y a pas d'étape de traitement de l'ARN chez les procaryotes en raison du manque d'introns dans leur matériel génétique.

• La possibilité d'exprimer simultanément des gènes groupés (appelés opérons) est présente dans le processus procaryote. Cependant, un seul est exprimé à la fois chez les eucaryotes, et le brin d'ARNm suivant est également dégradé après l'expression.


Ensemble de cartes mémoire partagées

Qu'est-ce qui a été ajouté à l'ARNm qui n'était pas présent dans le pré-ARNm ?

Le capuchon méthyle - l'extrémité 5' aide la molécule à traverser le pore nucléaire et à se fixer au ribosome. destination finale

Voyage à travers le cytoplasme

Transporte les informations génétiques de l'ADN ou des ribosomes pour la synthèse des protéines

Favorise la liaison de l'ARNm aux ribosomes et l'aide à s'exporter à partir du noyau

Protège l'ARNm des exonucléases

Sections de pré-ARNm non codantes

Ne fournit pas d'informations utiles pour la production de polypeptide en cours de synthèse

Lorsqu'elles sont retirées, certaines sections d'ADN codent pour différents polypeptides

  1. DNA Helicase déroule l'ADN lorsque les liaisons hydrogène se brisent
  2. Paire de nucléotides libres d'ARN avec bases d'ADN complémentaires
  3. Les squelettes ARN sucre-phosphate se forment par l'ARN polymérase
  4. Les liaisons hydrogène de l'échelle ADN/ARN se brisent et le nouvel ARNm va aux ribosomes dans le cytoplasme à travers les pores nucléaires

Chaque triplet de nucléotides code pour 1 codon/acide aminé

Si une séquence est endommagée, il existe d'autres séquences pour produire le même acide aminé

L'ARNm s'attache au ribosome sous forme de séquence AUG

Commence le processus de traduction

Descendre le brin d'ARNm

ARNr et protéines

Plus petite- se lie au brin d'ARNm (plusieurs à la fois) - de nombreuses chaînes polypeptidiques synthétisées à la fois

Plus grand-maintient les molécules d'ARNt en place tandis que la liaison peptidique covalente est formée entre les acides aminés



Commentaires:

  1. Fenrikasa

    Droit dans le but :)

  2. Nathraichean

    Désolé pour l'interférence, mais j'ai besoin de plus d'informations.

  3. Sutton

    Je joins. Tout ce qui a dit la vérité.

  4. Zulkile

    sujet très curieux

  5. Jushicage

    Merci beaucoup pour l'information.

  6. Jameson

    Bravo, vous venez de visiter une autre idée

  7. Chinh

    Je vous suggère de visiter le site, qui contient beaucoup d'informations sur cette question.



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