Jérémy DESAPHY L'analyse structurale de complexes protéine ...
exemple avec la protéine hémoglobine
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Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006
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exemple avec la protéine hémoglobine
• les globules rouges acheminent l’oxygène depuis les poumons jusqu’aux tissus qui en ont besoin
• les globules rouges ne possèdent pas de noyau et donc ont tout le loisir de se remplir d’hémoglobine, molécule/protéine responsible du prélèvement et du dépôt de l’oxygène
• les globules rouges sont fabriqués dans la moelle osseuse par des cellules
• En résumé : – globule rouge
• contient l’hémoglobine – qui contient l’oxygène
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gène• lorsque le besoin de produire d’avantage d’hémoglobine
se fait sentir, le segment d’ADN correspondant de la moelle osseuse, le gène de l’hémoglobine, s’ouvre en deux (comme lors de la réplication de l’ADN) mais cette fois un seul des deux brins est copié ou transcrit
• gène : sorte de programme situé dans l’ADN => unité d’information permettant de coder, c’est donc une partie, un segment porteur de sens de l’ADN, destiné à être transcrit en ARN
• chez les eucaryotes, l’ADN est généralement sous forme de plusieurs chromosomes linéaires
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chromosome
•les chromosomes portent les gènes•un chromosome est constitué
•d’une molécule d’ADN•et de protéines
•l’espèce humaine conte 46•23 paires
•dont 22 sont des chromosomes homologues•la dernière paire correspond aux 2chromosomes sexuels X et Y
•le génome humain est réparti sur ces 24 chromosomes; les gènes ne constituent qu’une partie du génome
la plus grande partie du génome est contenue dansle noyaule cytoplasme contientégalement une petite partie du génome
cytoplasme
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ARNr - ARNt
• la molécule d’ARN ainsi produite peut ensuite– soit être traduite en protéine (on l’appelle dans
ce cas, ARNmessager)– soit être directement fonctionnelle
• ARN ribosomique ou ARNr ou
• ARN de transfert ou ARNt
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ARNp-ARNm-ribosome• grâce à l’enzyme l’ARN polymérase, ARNp, plutôt
qu’un nouveau brin d’ADN, c’est un brin, d’ARNmessager ou ARNm qui est créé et qui correspond donc au gène de l’hémoglobine
• l’ADN peut alors se refermer• l’ARNm est transporté en dehors du noyau vers un
ribosome (se trouve dans le cytoplasme, matériel cellulaire contenu par la membrane, excepté le noyau)
– molécule ribonucléoprotéique contenant • des fragments d’ARNr, doté de propriétés catalytiques• des protéines ribosomiques
• l'existence de l'ARNm a été demontrée par Jacques Monod et ses collaborateurs, ce qui lui valut le prix Nobel de Médecine en 1965
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ribosome-code génétique
• ribosome : la « machine » assurant la traduction de la molécule d’ARNm dans la fabrication des protéines
• le code génétique assure la correspondance entre la séquence des codons de l’ARNm et la séquence des acides aminés du polypeptide (protéine de 20 à 100 acides aminés)
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en résumé
• 1ère étape : transcription du gène contenu dans l’ADN en ARNm à l’intérieur du noyau
• 2è étape : traduction, grâce à l’ARNt et au ribosome, de l’ARNm en une séquence chaînée d’acides aminés, constituants liés de la protéine qui se forme, selon la séquence des codons de l’ARNm
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codons
• la séquence des bases de l’ADN est comparable à la séquence des lettres d’un texte
• codons : ce sont les mots du langage génétique– ils ont tous la même longueur – ce sont des triplets de nucléotides
• A, C, G, T (U pour l’ARN)
– il existe 4³=64 combinaisons possibles de ces 4 lettres en triplets
– 3 codons signifient la fin de la traduction (codons STOP) : UAA, UAG, UGA
– 1 codon est toujours le codon start : AUG
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exemple
• a la séquence CAA-TTC du gène de l’hémoglobine (brin de l’ADN) correspond la séquence GUU-AAG de l’ARNm
• ADN ARNm
• CAA GUU
• TTC AAG
ADN…CAATTC…
…GUUAAG…
ARNm
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ARNt
• l‘ARNm est transporté à l’extérieur du noyau vers un ribosome
• les acides aminés sont acheminés sur le sitede fabrication de la protéine par l’ARNt
• à une des extrémités de l’ARNt se trouve une molécule spécifique , ex CAA, qui reconnaît le triplet correspondant de l’ARNm GUU
• à l’autre extrémité, l’ARNt remorque l’acide aminé approrpié, dans l’exemple, la valine
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traduction
• 1ère étape– une sous-unité du ribosome accompagnée de l’ARNt qui porte
l’acide aminé méthionine (don’t l’anti-codon est UAC), se fixe sur l’extrémité de l’ARNm
– le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon AUG, codant pour la methionine; ce codon est le codon START
– ---> ARNt1 UAC
….AUG…. ARNm
methionine
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traduction
• 2ème étape– une deuxième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui
porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm
– le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, GUU, codant pour la la valine
– ---> ARNt1 ARNt2 UAC CAA ….AUG--GUU…. ARNm
methionine valine
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traduction
• 2ème étape– le ribosome se déplace de codons en codons sur l’ARNm
et associe chaque codon à un ARNt lui correspondant qui apporte le bon acide aminé au bon endroit
– ce nouvel acide aminé est relié au peptide (protéine) en cours de formation (aux acides aminés précédents déjà liés) et d’élongation grâce à une liason peptidique créé par une enzyme
– les ARNt se libèrent au fur et à mesure– la chaîne d’acide aminés s’allonge suivant un ordre donné
par la suite des codons de l’ARNm
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traduction
• 2ème étape– une troisième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui
porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm
– le ribosome et sa sous-unité glissent jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, AAG, codant pour la lysine
– ---> ARNt2 ARNt3 CAA UUC -----AUG----GUU---AAG ARNm
methionine valine lysine ARNt1UAC
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traduction
• 2ème étape
– ---> ARNt3 UUC ….AUG----GUU---AAG ARNm
methionine valine lysine
ARNt1 UAC
ARNt2 CAA
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traduction
• 3ème étape– quand le ribosome parvient au niveau d’un codon STOP UGA ou
UAG ou UAA, l’ARNm est libéré, de même que la méthionine et le peptide (protéine) créé est libéré
….AUG----GUU---AAG---UGA ARNm
methioninestart
valine lysine
ARNt1 UAC
ARNt3 UUC
ARNt2 CAA
ARNtstop ACU
stop
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en résumé
• le gène est caratérisé par sa séquence de nucléotides
• le polypeptide (protéine) par sa séquence d’acides aminés
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code génétique
• en résumé– l’ADN est transcrit en ARNm– l’ARNm est interprété par les ribosomes qui assemblent
les acides aminés présents sur les ARNt. La suite des codons de l’ARNm est traduit en une suite d’acides aminés portés par les ARNt
– le code génétique désigne le système de correspondance mise en jeu lors de la transformation de l’information génétique des gènes en protéines
– ce système de codage s’est avéré être utilisé par l’immense majorité des êtres vivants
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code génétique
• 64 codons
• 3 codons STOP
• 1 codon START
• 61 codons significatifs– Le codon START (AUG) est aussi un codon
significatif, puisqu’il code la méthionine
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code génétique
LE CODE GÉNÉTIQUE :
AAA LysAAC AsnAAG LysAAU Asn
ACA ThrACC ThrACG ThrACU Thr
AGA ArgAGC SerAGG ArgAGU Ser
AUA IleAUC IleAUG MetAUU Ile
CAA GlnCAC HisCAG GlnCAU His
CCA ProCCC ProCCG ProCCU Pro
CGA ArgCGC ArgCGG ArgCGU Arg
CUA LeuCUC LeuCUG LeuCUU Leu
GAA GluGAC AspGAG GluGAU Asp
GCA AlaGCC AlaGCG AlaGCU Ala
GGA GlyGGC GlyGGG GlyGGU Gly
GUA ValGUC ValGUG ValGUU Val
UAA stopUAC TyrUAG stopUAU Tyr
UCA SerUCC SerUCG SerUCU Ser
UGA stopUGC CysUGG TrpUGU Cys
UUA LeuUUC PheUUG LeuUUU Phe
LES CODONS STOP :
UAA : OCRE | UAG : AMBRE | UGA : OPALE
Codon START : AUG
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U C A G
U
phénylalanine tyrosine cystéine
C
stop A
U
UUU
UUC
UUA
UUG leucine
UCU
UCC
UCA
UCG
sérine
UAU
UAC
UAA
UAG stop
UGU
UGC
UGA
UGG
tryptophane G
U
C histidine
A
C
CUU
CUC
CUA
CUG
leucine
CCU
CCC
CCA
CCG
proline
CAU
CAC
CAA
CAG
glutamine
CGU
CGC
CGA
CGG
arginine
G
U
asparagine sérine
C isoleucine
A
A
AUU
AUC
AUA
AUG
méthionine
ACU
ACC
ACA
ACG
thréonine
AAU
AAC
AAA
AAG lysine
AGU
AGC
AGA
AGG arginine
G
U
acide aspartique
C
A
G
GUU
GUC
GUA
GUG
valine
GCU
GCC
GCA
GCG
alanine
GAU
GAC
GAA
GAG acide glutamique
GGU
GGC
GGA
GGG
glycine
G
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U C A G
U
phénylalanine tyrosine cystéine
C
stop A
U
UUU
UUC
UUA
UUG leucine
UCU
UCC
UCA
UCG
sérine
UAU
UAC
UAA
UAG stop
UGU
UGC
UGA
UGG
tryptophane G
U
C histidine
A
C
CUU
CUC
CUA
CUG
leucine
CCU
CCC
CCA
CCG
proline
CAU
CAC
CAA
CAG
glutamine
CGU
CGC
CGA
CGG
arginine
G
U
asparagine sérine
C isoleucine
A
A
AUU
AUC
AUA
AUG
méthionine
ACU
ACC
ACA
ACG
thréonine
AAU
AAC
AAA
AAG lysine
AGU
AGC
AGA
AGG arginine
G
U
acide aspartique
C
A
G
GUU
GUC
GUA
GUG
valine
GCU
GCC
GCA
GCG
alanine
GAU
GAC
GAA
GAG acide glutamique
GGU
GGC
GGA
GGG
glycine
G
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code génétique
20 types : acide aminé
2 x 1 codons = 2 9 x 2 codons = 18 1 x 3 codons = 3 5 x 4 codons = 20 3 x 6 codons = 18 ----- ----20 61
1 type : STOP1 type : START-----22 types
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code génétique
20 types : acide aminé
2 x 1 codons = 29 x 2 codons = 181 x 3 codons = 35 x 4 codons = 203 x 6 codons = 18 ----- ----20 61
1 type STOP 3 codons1 type START-----22 types
7 groupes
5 groupes
1 groupe1 groupe
•significatifs•STOP•START
3 catégories
•significatifs•non-significatifs
2 ensembles
64 codons
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arithmétique• de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 63 => 64 valeurs
– OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+4+8+16+32 = 63OI1OO1 = 1+8+16 = 25; IIIOII = 1+2+8+16+32 =59
• de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 21 => 22 valeurs– OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+3+4+5+6 = 21
OIIOOI = 1+4+5 = 10; IIIOII = 1+2+4+5+6= 18
• de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 6 => 7 valeurs– OOOOOO = O; IIIIII = 1+1+1+1+1+1 = 6
OI1OO1 = 1+1+1= 3; IIIOII = 1+1+1+1+1 = 5
• de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 1 => 3 valeurs– OOOOOO = O; IIIIII = 1
OI1OO1 = autre; IIIOII = autre
• de OOOOOO à IIIIII => 0 et 1 => 2 valeurs– OOOOOO = O; IIIIII = 1
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synthèsegénétique arithmétique conscience
Noosphère 64 codons 64 nombres ordinale étagée la position ou valeur ordinale est utilisée comme argument/niveau/exposant d’une Base et c’est le tout qui affecte la valeur ordinale => ordre étagé
Biosphère niveau supérieur
22 types :
20 acides aminés + 2 signes de ponctuation
START et STOP
22 nombres :
20 nombres premiers
+ 2 méta-nombres
9 et 27
ordinale plate on ne fait pas la différence entre les niveaux; la position, ou valeur ordinale, de l’élément est utilisée comme valeur directe affectant la valeur cardinale => notion d’ordre mais pas de notion de niveua/d’étagement => ordre « plat »
Biosphère niveau inférieur
7 groupes : 5 (acides aminés) + 1 STOP + 1 START
7 nombres : de 0 à 6 cardinale on ne fait pas la différence entre les positions des éléments de l’ensemble => pas de notion de suite/séquencement/d’ordre
Cosmosphère 3 catégories :
significatifs
START
STOP
3 valeurs :
0
1
autre
ternaire on ne fait pas de différence entre les éléments et l’ensemble de ces éléments => pas de notion de force
Protosphère 2 ensembles :
significatifs
non-significatifs
2 valeurs :
0
1
binaire on fait la différence entre rien et qque chose mais il n’y a pas d’état intermédiaire, pas de passage possible=> pas de de notion de temps