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Origine des molécules organiques sur Terre

 

Les molécules qui viennent « du ciel » sont différentes de celles formées sur Terre.

Il existe 4 grandes lois biophysiques régulent tout l’univers et provoque la complexité de la matière :

-          Les interactions nucléaires fortes,

-          Les interactions nucléaires faibles,

-          Les intégrations de gravité,

-          Et les interactions électromagnétiques (responsables de toutes les interactions biochimiques)

 

Au début, ce sont les sucres qui sont apparus. Puis apparaissent dans l’ordre : les riboses, les désoxyriboses, le glucose, les trioses, les tétroses, les pentoses, les hexoses, etc.

 

Les sucres se forment facilement, même loin de la vie. Il suffit d’avoir du gaz carbonique et de l’eau.

Expérience de Berthelot :  Irradiation de gaz avec des rayons UV.

 

Ensuite, apparaissent les fonctions amines (R–NH2) et les acides carboxyliques (R–COOH) s’assemblant pour former des acides aminés.

On peut en former en présence de méthane et d’ammoniaque.

 

La formation d’une vie élaborée est difficile à avoir sur une planète pour un problème d’orbite. La Terre en présente une exceptionnelle qui a permis un développement à long terme de la vie.

 

On arrive à former (hors de la vie), dans des conditions géologiques données, tous les acides aminés constituants les protéines terrestres (et même d’autres qui n’existent pas sur la Terre) mais en mélange racémique (D et L)

 

Tous les acides aminés du vivant sont de la forme L (avec quelques exceptions)

Tous les sucres du vivant sont de la forme D.

 

Y a–t–il des énantiomères (L et D) préférés par une sélection chimique naturelle, où les enzymes favorisent certaines conformation ?

OU

Existe–t–il une asymétrie due aux interactions faibles avec une forme plus stable que l’autre ?

 

Lors d’expériences en chimie abiotique, il est possible de synthétiser des bases puriques et pyrimidiques avec une facilité relative.

 

L’Adénine est la plus facile à former en milieu abiotique (mais elle est aussi la plus répétée dans les cellules vivantes) Arrivent ensuite la Guanine, et l’acide orotique (précurseur des bases pyrimidiques)

 

Pourquoi n’existe–t–il que 20 acides aminés sur Terre et avec une configuration L alors qu’il y en a de nombreux autres qui viennent des météorites ?

Certains cherchent à insérer des acides aminés « nouveaux », extraterrestres dans le vie terrestre pour former des organismes vivants ou des molécules non dégradables pour des médicaments « plus efficaces ». Mais cela pose d’autres problèmes.

 

Il n’existe pas de vie sans ADN, mais il n’existe pas de vie animée sans synthèse protéique.

 

" Il ne manque plus que la polymérisation. Cette complexification ne se fait que dans certaines conditions de gravité, de température, de pression, et souvent en milieu aqueux.

 

"  Il faut qu’il y ait un assemblage des molécules entre elles.

 

Des sucres complexes et des proto–enzymes peuvent se former en milieu aqueux.

 

La formation d’acides aminés peut se faire par un mélange de gaz primitifs (accompagné d’énergie sous forme d’UV)

En refroidissant, il existe des polymérisations en chaînes formant des petits polypeptides (enzymes) d’où la classification en 5 groupes de proto–enzyme en fonction de la catalyse de réaction (= activité) :

 

-          Les oxydoréductases :     

Il y a formation d’eau par déshydrogénation d’un radical (on ajoute un Oxygène ou on enlève un Hydrogène des molécules)

                                                                                   Exemple : peroxydases.

            R–H2    +    H2O2    "    R    +    2 H2O

 

-          Les transférases :  

                                                                                   Exemple : transaminases.

            R1–NH2    +    R2–COOH    "    R1–COOH    +    R2–NH2

 

-          Les hydrolases :   

Il y a une coupure d’une molécule complexe en mettant de l’eau accompagnée d’une scission d’une molécule d’eau.

 

            R1    +    R2    +    H2O    "    R1H    +    R2–OH

 

-          Les lyases :

Il y a une coupure d’une fonction carboxylique pour former du CO2.

 

            R–COOH    "    RH    +    CO2

 

-          Les lygases :          

                                                                                   Exemple : aminases.

            R    +    NH3    +    H2O    "    RH–NH2

 

En milieu abiotique, ces proto–enzymes ont une demi–vie d’environ 109 années (cela concerne surtout les bases azotées)

 

-          Les isomérases :

Elles sont plus récentes dans l’histoire de l’évolution et sont caractéristiques des êtres vivants. En milieu abiotique, Il peut y avoir aussi des réactions d’isomérisation spontanées sans l’action d’une enzyme.

 

Toutes les classes des enzymes actuelles sont résumées dans ces 5 proto–enzymes et les isomérases.

 

La synthèse des bases azotées en milieu abiotique est possible à partir de carbamyl_phosphate (qui est très demandé) et d’ions métal divalents :

 

NH2–CO–O–P          +          Mg2+  ;  Ca2+

 

Exemple : la formation de l’ATP avec un bon rendement.

 

Pour finir, il y a eu l’apparition des matières grasses. Celles qui sont formées en milieu abiotique sont des isoprénoïdes.

 

Suivent les acides gras, avec les monoglycérides :

 

formal + ammonial + glyoxal  "  imidazole + glycérol.

 

Cela a permis la formation de vésicules lipidiques qui entourent des molécules organiques non solubles.

 

 

Biosynthèse protéique

 

v Introduction :

 

Les protéines sont les substances les plus complexes et les plus multiformes dans l’univers connu. Elles sont 20 fois plus différentes en forme et en taille par rapport à l’ADN et l’ARN.

 

 Il existe :

-          Des protéines de structure,

-          Des enzymes,

-          Des récepteurs,

-          Des canaux transporteurs (ioniques par exemple),

-          Des pompes (membranaires pour excrétion de sels toxiques par exemple)

 

Une ou plusieurs protéines spécifiques sont responsables de chaque activité des cellules vivantes.

 

Les 1ère formes de copiage d’une séquence protéiques sont–elles dues à une reproduction catalysée par les protéines entre elles ?                                    Certains le pensent.

 

En tout état de cause, il y a eu rapidement des réactions entre l’ARN et les acides aminés.

v Le code de lecture :

 

Le code n’est pas suffisant pour donner la fonction, il faut aussi la forme.

                  

                               (du sucre libre)

  Séquence                 5’                                             3’                 ARN

non traduite          

NH2                                       COOH           Protéine

 

Toutes les protéines sont faites d’une ou plusieurs chaînes polypeptides (chapelet de 20 variétés différentes)

Les acides aminés sont reliés entre eux par des liaisons peptidiques CO–NH. Il existe aussi des liaisons entre les chaînes latérales quand il y a une adjonction des acides aminés après le codage.

 

Il existe des courbures, des entortillements de ces chaînes qui peuvent être associées :

-          À des glucides, pour former des glycoprotéines,

-          À des lipides, pour former des lipoprotéines,

-          À des acides nucléiques, pour former des nucléoprotéines.

 

Exemple : Le prion perd sa forme et acquiert une forme pathologique.

 

L’activité biologique d’une protéine se résume en 2 points :

-          Une structure primaire exacte,

-          Une construction correcte due à l’environnement cellulaire (conditions particulière de température et de pH.

 

Certaines protéines prennent spontanément leur forme mais la plus part ont besoin de marques données par d’autres molécules.

 

L’acquisition de la structure spatiale fonctionnelle de protéines cellulaires nécessite la présence d’autres protéines qui servent aux premières, à la fois de charpente et de constructeurs. Ces protéines sont appelées protéines chaperonnes.

Certaines sont capables de déformer des protéines (comme les protéines de stress)

 

Pour ce code de lecture, il faut des protéines déjà constituées par un autre code.

 

Les polypeptides sont assemblés dans des chapelets de ribosomes qui de peuvent travailler au hasard. Ils doivent recevoir des instructions via des messages originaires du noyau : les ARNM.

 

Comme l’alphabet des nucléotides ne comporte que 4 lettres, plusieurs lettres seront utilisées pour coder un acide aminé.

Avec des « mots » de 3 lettres, il existe 64 possibilités combinatoires pour 20 significations (acides aminés)

" La totalité des 64 combinaisons à 3 bases ont été retenues par la nature.

 

Le déchiffrage du code a débuté en 1961 quand un jeune chercheur américain trouve qu’à partir de poly–Uridine, on obtenait de la poly–Phénylalanine.

En 5 ans, le déchiffrage est achevé.

Cf. le code génétique

 

Aujourd’hui, on l’utilise pour lire mais aussi pour écrire des messages génétiques en tenant compte de la « dégénérescence » du code grâce aux techniques de la biologie moléculaire.

 

La dégénérescence est due au fait que la 3ème base est sans signification pour 8 acides aminés sur les 20 ; et pour tous les autres, elle est remplaçable facilement en obtenant un acide aminé similaire.

" L’anticodon de l’ARNT qui se fixe sur l’ARNM ne se fixe pas trop sur la 3ème base, créant un déhanchement de l’ARNT.

 

Quelques règles :

 

-          Tous les acides aminés sont représentés par plus d’un codon sauf la Méthionine (AUG) et le Tryptophane (UCG)

 

-          Quand il y a plusieurs codons pour un acide aminé, cela cause une dégénérescence : c’est–à– dire une lecture préférentielle de tel codon pour tel acide aminé selon l’espèce considérée.

" Pour la Leucine, l’Arginine et la Sérine, il y a 6 synonymes possibles, mais chaque espèce va en préférer un parmi les 6 disponibles.

 

-          Le remplacement d’une base Uridine par une Cytosine en 3ème position ne change pas la signification.

 

-          Les bases A et G en 3ème position sont souvent (mais pas toujours) interchangeables.

 

-          La 3ème base est sans signification pour 8 acides aminés sur 20. Les ARNT présentent un certain degré de liberté en pouvant s’accrocher uniquement aux 2 premières bases, ce qui cause un déhanchement (= décrochement ou wobble) de l’ARNT.

 

-          Dans l’ensemble, sur les 64 triplets, 61 codent pour les 20 acides aminés.

Leur 1ère fonction sert de tampon indispensable, sans lequel la vie ne peut exister.

 

Si chaque nucléotide était indispensable, chaque mutation du code créerait une mutation dans la protéine et sa dégénérescence.

 

Remarque sur la lecture préférentielle :

 

Dans la vie, globalement, chaque triplet peut être utilisé de manière identique. Mais dans la pratique, il existe une utilisation préférentielle du code dans chaque espèce.

 

Exemple : Le code pour la Proline : CCC pour une espèce, CCG pour une autre.

 

Il y a des différentes fréquences d’utilisation permettant une caractérisation de l’espèce.

Quand on veut crée un OGM, on doit tenir compte du « dialecte » de l’espèce à modifier. Si on n’y fait pas attention, la traduction sera ralentie car les ARNT et les acides aminés du changement ne sont pas dans les mêmes proportions de l’espèce.

"  La synthèse est ralentie par déficit de matériel.

"  Il y a une adaptation du code génétique selon l’espèce. On garde l’utilisation préférentielle du code dans chaque espèce.

 

Il existe des codons « stop » qui donnent l’instruction au ribosome d’arrêter la traduction (UAA, UAG, UGA)

Les codons AUG, GUG (qui codent respectivement pour la Méthionine et la Valine) ont un rôle supplémentaire d’initiateur.

 

Le code génétique universel a des exceptions : les ARN des mitochondries et parfois des levures ont quelques spécificités :

 

-          AGA, AGG code le codon « stop » dans les mitochondries.

 

-          AUA code :

-          L’Isoleucine dans le code universel,

-          La Méthionine dans les mitochondries.

 

-          CUA code :

-          La Leucine dans le code universel,

-          La Méthionine dans les mitochondries de mammifères,

-          La Thréonine dans les mitochondries de levures.

 

-          UAG code :

-          Le codon « stop » dans le code universel,

-          Le Tryptophane dans les mitochondries de levure et de mammifères.

 

Des similitudes ont suggérées qu’il existait au départ 16 acides aminés. Lors de la période prébiotique, les acides aminés devaient être codés par un doublet avec une 3ème base sans aucune signification. Il n’y avait aucun degré de liberté.

 

La structure du code actuel a pour effet de minimiser les erreurs de traduction dues à des erreurs de lecture et éviter les mutations pernicieuses.

 

Si on veut changer un acide aminé en remplaçant une base d’un codon, on ne change (la plus part du temps) pas les propriétés qui ont des propriétés de la protéine.

 

Il s’agit souvent d’acides aminés de la même classe, qui ont des propriétés identiques (charges, caractère hydrophile/hydrophobe, motif, etc.)

 

"  La protéine a moins de risque de changer de structure IIAIRE (= propriétés fonctionnelles fondamentales)

 

La cellule possède ainsi une protection des mutations naturelles. Il y a une faible probabilité qu’elle soit sur la zone génique avec encore une autre probabilité qu’elle soit sur les 2 premières bases du codon.

 

Mais la cellule n’est pas protégée contre les mutations « artificielles » causées par des molécules spécifiques qui vont toucher en premier les gènes les plus utilisés.

 

Il existe au moins une mutation par mitose qui n’est pas corrigée. Mais elle a peu de chance d’être au niveau des gènes et si elle est quand même dans le génome, il y a de fortes chances qu’elle soit dans des séquences non codantes et n’occasionne pas d’effets graves.

 

" 99 % des mutations ponctuelles ne sont pas graves et participent au polymorphisme génétique.

 

Le fait que toutes les bases ne soient pas signifiantes est très important, notamment pour le taux de maladies génétiques.

 

Un des messagers naturels à avoir été complètement décodé est l’ARN d’un petit virus bactérien (= bactériophage) : MS2 avec 3 569 nucléotides.

Il se replie en plus de 60 boucles stabilisées par des structures pseudo–hélicoïdales et forme une structure générale planaire.

Il code pour 3 protéines, parfois 4.

 

Il existe plusieurs ribonucléotides sur un ARNM pour le maintenir déplié.

 

L’extrémité 5’ est coiffée d’un groupement pyrophosphate attaché au phosphore terminal. Pendant l’assemblage de l’ARNM, l’accepteur primaire est un NTP (= nucléotide triphosphate) " Le virus fait ainsi accepter la traduction de son message par la bactérie.

 

À de rares exceptions près, l’extrémité 5’ des ARNM des cellules eucaryotes porte plusieurs groupements méthyles et une coiffe méthyl_guanosine_triphosphate caractéristiques.

Elle permet aussi la fixation à la sous–unité de l’ARNR.

 

La complémentarité ARNM – acide aminé ne se fait pas sans l’ARNT, mais il n’y a pas non plus de contact entre l’acide aminé et l’anticodon de l’ARNT (la fixation se fait à 2 extrémités différentes)

 

Au niveau de l’anticodon de l’ARNT qui se lie au codon de l’ARNM, il existe une complémentarité stricte avec les 2 premières bases du codon (moins pour la 3ème)

" Cette relative liberté permet un phénomène : le Wobble (déhanchement de l’ARNT)

 

Ce déhanchement permet à certains anticodons de reconnaître 2 ou 3 codons différents (habituellement pas plus de 3)

 

Il y a 61 codons d’ARNM avec 35 à 40 anticodons d’ARNT pour 20 acides aminés.

" Il n’y a pas autant d’ARNT que de codons mais plus que d’acides aminés.

Si on accrochement chimiquement un mauvais acide aminé à un ARNT, il sera introduit dans le polypeptide en cours de biosynthèse.

" Une fois que l’acide aminé est chargé sur l’ARNT, il n’y a plus de régulation pour vérifier l’acide aminé. Les molécules régulatrices sont celles qui reconnaissent à la fois l’acide aminé et l’ARNT pour fixer l’un sur l’autre.

 

v Assemblage d’un polypeptide :

 

-          Les acides aminés sont alignés un à un le long de l’ARNM au moyen de leurs ARNT.

 

-          L’insertion correcte d’un acide aminé est déterminée exclusivement par la spécificité des interactions codon – anticodon. L’association acide aminé – ARNT doit être préalablement correcte.

 

Les enzymes qui associent les ARNT avec les acides aminés sont donc les vrais traducteurs.

Qui dit traduction, dit une molécule qui reconnaît les 2 codes.

 

Ce n’est pas l’ARNT : si le mauvais acide aminé a été chargé, la traduction va continuer quand même. L’ARNT ne fait que reconnaître le codon par son anticodon.

 

Les enzymes qui associent les ARNT et les acides aminés sont les seuls éléments bilingues de la cellule qui reconnaissent à la fois un acide aminé et une certaine région des ARNT (différente de l’anticodon)

 

Chaque enzyme reconnaît tous les ARNT d’un acide aminé, soit 20 enzymes cruciales (une enzyme par acide aminé)

Ces enzymes appartiennent au groupe des ligases.

 

De plus, elles confèrent l’énergie nécessaire aux acides aminés pour clore la liaison peptidique dans la protéine néoformée.

"  C’est l’activation des acides aminés.

 

                               ˉO — C — CH — NH3+

                                        ||     |                           E         ATP

                                        O      R

                                                                     +  AMP

                                                          ß

                               AMP—O — C — CH — NH3+

                                         ||     |                                      +          ARNT  — OH

                                         O      R                        

                                                                      ß

                   ARNT —O — C — CH — NH3+

                                         ||     |                                      +          AMP

                                         O      R            

                               Aminoacyl_ARNT

Il s’agit de la dernière étape avant l’adjonction au ribosome.

L’enzyme a le rôle d’aminoacyl_ARNT ligase.

 

Ø  L’élongation :

§  Phase 1 : transfert du peptidyle :

 

Il s’agit de la phase la plus fréquente de la traduction.

 

5’                                            3’

 

 

 

 

(Chaîne en cours    ARNT       ARNT        (dernier arrivé)

   de croissance         |                |

de 11 acides aminés)   O                O

                                 |                |

  C=O         C=O

                                 |               |

                        R11’— CH            CH —R12

                                                |

                                NH3+         NH3+

 

Le 1er acide aminé arrivé est en bas, le dernier en haut. La protéine croît par la tête, l’extrémité C_terminale, et non par l’extrémité N_terminale (qui forme une queue)

 

D Le dernier acide aminé reçoit tout le peptide en cours de synthèse. Il ne s’ajoute pas à la suite de ce peptide.

 

Pour les protéines membranaires, l’extrémité N_terminale, la protéine commence à se replier, à s’ancrer dans la membrane. La plupart des protéines membranaires sont ancrées par leur extrémité N_terminale.

 

La chaîne en croissance liée à l’ARNT reste attachée à l’ARNM qui est lu codon par codon dans le sens 5’ vers 3’. Le polypeptide s’allonge par l’extrémité C_terminale.

 

Les ARNT font plusieurs essais, celui qui reste attaché le plus longtemps est le bon codon.

" C’est le nouvel acide aminé qui porte la chaîne en croissance.

 

Sur les ribosomes, le groupe aminoacyle n’est pas transféré immédiatement à son accepteur final.

-          Il commence par accepter, sur son groupement aminé, la chaîne polypeptidique en cours de croissance.

-          Puis il est transféré de son ARNT (transporteur) par la synthèse d’une liaison peptidique, avec l’énergie de la liaison aminoacyl_ARNT.

 

§  Phase 2 : déplacement du ribosome d’un codon :

 

5’                                            3’

 

 

 

 

                               ARNT       ARNT        (chaîne en cours de croissance

                                 |                |                     avec 12 acides aminés)

                                OH             O

(ARNT beaucoup moins            |

stabilisé, moins attaché             C=O        Extrémité C_terminale          =  tête

      au ribosome)                       |                                    

             $                                  CH —R12

Il va sortir                          |

                                                  NH2

                                                  |

       C=O

       |

      R11’— CH

                  Extrémité N_terminale          =  queue

       NH3+

 

 

v Que font les ribosomes :

Ø  Leur organisation :

 

Une cellule de mammifère contient en moyenne 107 ribosomes dans le cytosol. Beaucoup d’entre–eux sont fixés à la surface des membrane du réticulum endoplasmique, formant le réticulum endoplasmique granuleux (REG)

 

Ils sont souvent groupés par 10 ou plus, formant des polysome. Le nombre de polysomes détermine le rapport moléculaire entre la protéine et l’ARNM.

Leur nombre est fixé par la taille de l’ARNM et peut varier selon l’espèce.

Ils sont reliés comme des perles d’un collier par un filament  d’ARNM.

 

La grande et la petite sous–unité s’imbriquent sauf à l’endroit où un sillon (dans la petite sous–unité) laisse ouvert un conduit pour l’ARNM.

De chaque ribosome naît une chaîne en cours de croissance.

 

Il existe un million d’atome par ribosome. Cette structure est parfaitement connue. C’est la seule structure de la cellule qui s’auto–organise.

 

" Il suffit de mettre les différentes protéines composantes en présence de l’ARNM pour que la structure se forme automatiquement.

Cf. structure du ribosome

Le site A (aminoacyle) guide la concordance entre le codon et l’anticodon.

 

La connaissance exacte de la structure du ribosome d’E. coli (séquences des ARN et des protéines) et de la structure spatiale correspond à la structure d’organite biologique la plus élaborée qui ait jamais été établie.

 

Quand on mélange, dans des conditions appropriées, les 60 parties différentes qui constituent un ribosome bactérien, elles se recombinent spontanément par auto–assemblage en particule fonctionnelle.

"  La synthèse in vitro est possible : l’association avec un ARNM permet la synthèse de protéines in vitro.

 

Le plan d’ensemble est contenu dans la structure IAIRE des constituants, c’est aussi le cas de quelques d’autres enzymes (chez les procaryotes en particulier)

 

L’échafaudage moléculaire des sous–unités assure le positionnement précis, et le repositionnement, de l’ARNM et des 2 réactifs liés aux 2 ARNT de l’initiation jusqu’à la terminaison de la traduction.

 

Interviennent aussi des protéines solubles pour l’initiation, l’élongation et le relargage (ou terminaison) : au moins 3 protéines pour chaque étape.

Beaucoup d’énergie est consommée         "        GTP   Þ   GDP  +  Pi  +  énergie

 

Le complexe peut lire n’importe quel ARNM, exactement comme un lecteur de cassettes.

 

Le site P est organisé de manière à mettre en contact intime le groupement aminoacyle terminal de la chaîne peptidique en cours de croissance avec le centre actif de la peptidyl–transférase.

 

Ø  Étape 1 de l’élongation :

 

Il existe 35 – 40 aminoacyl_ARNT chargés nageant en saturation à coté des ribosomes.

 

L’agitation moléculaire les fait arriver rapidement sur le ribosome et les enlève aussi vite sauf s’il y a un ajustement.

Il faut un certain nombre d’essais pour que l’ajustement codon – anticodon soit correcte. C’est le seul moyen d’identifier l’acide aminé qu va être attaché.

 

Le facteur d’élongation EF–1 (elongation factor 1) participe à ce processus critique de fixation et reconnaissance.

EF–1 est une protéine soluble et sert de transporteur pour les différents aminoacyl_ARNT (reconnaissance ARNT – codon)

 

EF–1 utilise ses propres sites de fixation à la surface du ribosome pour présenter les aminoacyl_ARNT au site A avec l’orientation appropriée de l’ARNT.

EF–1 transporte aussi un GTP.

Quand l’ajustement est correct, ce GTP est scindé, EF–1 se détache et l’aminoacyle correct est inséré en A.

 

Le groupement aminé est près du site actif de la peptidyl–transférase.

 

Ø  Étape 2 de l’élongation :

 

-          Il hydrolyse un autre GTP,

-          Il chasse l’ARNT libre qui occupe le site P,

-          Il oblige le ribosome à effectuer le translocation de tout le complexe peptidyl_ARNT_ARNM du site A au site P.

 

"  Un nouveau cycle recommence.

Cf. schéma de l’élongation

 

Un ARNM se fait traduire plusieurs fois en même temps à différents niveaux. Les ribosomes se suivent de l’extrémité 5’ vers 3’ et vont à la vitesse de 10 à 15 nucléotides par seconde (soit 5 codons par seconde, donc 5 acides aminés par seconde)

 

Il n’y a pas plus d’une erreur sur 10 000 acides aminés, ce qui ne porte que peu de conséquence : il n’y a que quelques mauvaises copies sur des centaines de molécules.

 

Ø  Initiation :

 

Un message peut être lu selon 3 cadres de lecture distincts selon l’acide aminé du début.

 

L’initiation se déroule selon les étapes suivantes :

 

-          La dissociation en 2 d’un ribosome libre,

 

-          La fixation d’un ARNM et d’un aminoacyl_ARNT à la petite sous–unité,

 

-          La consommation d’un GTP,

 

-          L’ajustement très précis au cadre de lecture.

Cette dernière étape se fait grâce au facteur d’initiation IF (initiation factor)

 

En résumé, on observe 3 étapes :

-          Le ribosome est non dissocié et possède 2 sites (A et P) et un site peptidyl–transférase,

-          La dissociation du ribosome se fait grâce au IF et au GTP,

-          L’IF catalyse l’association de la sous–unité à l’ARNM.

 

La séquence 5’ de l’ARNM non codante est nécessaire pur que la petite sous–unité se fixe au 1er codon. La séquence 5’ a une longueur particulière qui se fixe sur un site particulier du ribosome.

Le 1er aminoacyl_ARNT peut se lier sans la grande sous–unité et sans le facteur EF–1.

Cet aminoacyl_ARNT est très particulier :

-          Dans 80 % des cas, il se lie sur un AUG.

-          Il catalyse aussi le placement de la grande sous–unité du ribosome.

 

" Le ribosome est alors prêt à accueillir le nouvel acide aminé. C’est le début de l’élongation.

 

Les polypeptides naissent avec une méthionine terminale.

 


Chez les bactéries, le groupement méthionyle est formylé chez les bactéries. Cette méthionine est souvent conservée, seul le formyle est enlevé.

Chez les eucaryotes, le groupement méthionyle n’est pas formylé et est détaché par la suite.


Cf. phase d’initiation

La séquence 5’ non codante de l’ARNM reconnaît des sites de fixation particuliers sur la petite sous–unité et l’aide à bien se placer.

 

La petite sous–unité, l’ARNM et le (formyl_) méthionyl_ARNT forment le complexe d’initiation.

 

Quand ce complexe d’initiation se fixe à la grosse sous–unité, l’élongation de la traduction commence.

 

D  Le début de l’initiation se fait à la dissociation des 2 sous–unités. Sa fin se fait à l’association de ces sous–unités.

 

L’ARNT qui se combine au codon initiateur est différent de tous les autres ARNT.

" L’ARNT méthionine initiateur (ou quelques fois l’ARNT valine) reconnaît les codons AUG ou GUG à l’intérieur du message sans avoir besoin de la grosse sous–unité.

 

Ø  Terminaison :

 

S’il existe un codon STOP au site A, aucun aminoacyl_ARNT ne le reconnaît. Vient alors le facteur de relargage RF.

 

Ce dernier a un coefficient de fixation inférieur à celui d’un ARNT spécifique mais supérieur à celui d’un ARNT non spécifique.

 

Ainsi, lors de l’agitation moléculaire, un facteur de relargage ne peut pas se fixer à un codon codant un autre aminoacyl_ARNT mais sera retenu s’il n’existe pas d’ARNT correspondant au codon (= codon STOP)

" Il arrive doucement et ne se fixe que si aucun autre ARNT n’est fixé.

 

Le facteur de relargage détache la chaîne polypeptidique achevée en consommant un GTP. L’ARNT au site P est libéré et l’ARNM se détache du ribosome.

 

Les différences de structure et de fonctionnement des ribosomes bactériens et eucaryotes fournissent les arguments les plus convaincants en faveur de l’origine bactérienne des mitochondries et des chloroplastes.

"  Les ribosomes de ces organites sont de type bactériens.

 

v Que deviennent les protéines une fois relarguées ?

 

Les polypeptides sont initiés dans le cytosol, près du réticulum. Ensuite, ils sont libérés dans la lumière du REG ; de là, ils vont par un réseau circulatoire dans des compartiments intra–cellulaire spécifique (grâce à des protéines transporteurs)

 

Quand le filament polypeptidique naissant atteint 20 à 30 résidus, il existe un événement très spécial :

 

-          Le filament polypeptidique se lie à un complexe multiprotéique volumineux qui comporte à la fois un ARN 7S et des protéines.

 

Ce complexe reconnaît des séquences « signal » N_terminales.

C’est la particule de reconnaissance du signal : SRP (signal recognizing particule) Elle se lie à des résidus hydrophobes à l’extrémité des peptides destinés à la sécrétion.

 

-          L’élongation est alors bloquée momentanément à cause de cette liaison qui empêche le mouvement du polypeptide en formation qui doit bouger d’un site à l’autre du ribosome.

 

-          La SRP amène le ribosome à des ribophorines (= protéines formant un tunnel dans le réticulum), elle s’attache à son récepteur membranaire puis elle est relarguée.

 

-          La protéine en cours de synthèse est envoyée petit à petit dans la lumière grâce aux ribophorines et d’autres composants.

 

-          La protéine est coupée pour la maturation par une peptidase du signal (durant l’élongation)

 

L’activité protéase n’est pas immédiate chez la protéine.

"  Une 2nde coupure se fait quand la protéine arrive à destination pour activer sa fonction.

 

Ce système fonctionne aussi ainsi pour les protéines membranaires. Le peptide signal n’est pas forcément coupé.

Si une portion de la protéine membranaire se fixe dans la membrane, les ribosomes achèvent leur travail dans le cytosol, détaché du RE.

 

Cf. transfert co–transductionnel des protéines sécrétrices dans la lumière du RE

 

La protéine membranaire a ainsi son extrémité N_terminale dans le RE et son C_terminale souvent du coté cytosolique.

Ou bien elle s’attache ensuite à la membrane par des segments hydrophobes.

Certaines protéines sont transférées de manière encore mal comprise dans les mitochondries et les chloroplastes.

 

Dans le RE, en allant vers ou dans l'appareil de Golgi, les protéines subissent :

-          La glycosylation et/ou

-          L’association à des lipides,

-          La création de ponts disulfure, des coupures,

-          Le remodelage des chaînes latérales oligosaccharidiques,

-          L’ajout d’acide nucléique sur les nucléoprotéines,

-          L’ajout de sucres,

-          Etc.

 

La protéine ayant servi (exemple : liaison à un récepteur membranaire après sécrétion) est dégradée dans les lysosomes après l’endocytose.

 

Plusieurs agents actifs peuvent être produits à partir d’une chaîne polypeptidique coupée en plusieurs morceaux.

 

Les protéines peuvent être activées par protéolyse seulement au niveau extracellulaire.

 

Toutes les protéines ont une destinée différente gouvernée par leur séquence (même leur demi–vie)

"  Leur mort intervient au bout de quelques minutes, heures, jours, ou … mois.