Titulaire d'un doctorat en physiologie de la nutrition et ancien chercheur, je vous invite ici à découvrir le monde merveilleux de notre ADN et du code génétique. Le personnage et les encadrés pointent les aspects importants à retenir pour le BTS diététique
2. Franck Rencurel, 2020 2
Objectifs pédagogiques
A la fin de la leçon vous devez être en mesure de décrie la
structure Chimique d’un acide nucléique et faire la
différence entre ADN et ARN
Connaitre et pouvoir expliquer les mécanismes de
réplication, transcription et traduction
Connaitre le principe du code génétique
3. Franck Rencurel, 2020 3
Plan du cours
Partie 1: Structure des acides nucléiques
Partie 2: Biologie moléculaire
La réplication de l’ADN
La transcription
La traduction
Exemple d’utilisation en génie génétique
Les nucléotides
Structure primaire et secondaire de l’ADN
Le code génétique
4. Franck Rencurel, 2020 4
On connait plus de 10 000 protéines chez l’homme
Chaque protéine est caractérisée par sa séquence en acides aminés
Pour assembler les bons acides aminés et dans le bon ordre
(séquence) Il faut une recette!
La recette c’est le code génétique
Le livre de recettes est contenu dans l’ADN
Séquence en AA de l’insuline
5. Franck Rencurel, 2020 5
Décryptage de la structure de l’ADN en 1953 Prix Nobel de médecine en 1962
Rosalind Franklin n’aura pas le prix
Nobel car décédée en 1958
6. Franck Rencurel, 2020 6
Introduction
Deux familles d’acides nucléiques: ADN et ARN
Tailles et fonctions différentes
L’ADN est dans le noyau (et un peu mitochondrie), il porte
l’information Génétique de l’individu (le code génétique)
L’ARN est sous 3 formes: ARN messager, ARN ribosomal, ARN
transfert
(plus récemment des micro ARN ont été découverts )
ARN messagers Servent à décoder l’information génétique de
l’ADN et transferts l’info du noyau vers le cytoplasme site de la
synthèse protéique.
ARN transfert: Transportent les AA de façon spécifique vers les
ribosomes
ARN ribosomal: Servent à maintenir la structure des ribosomes
7. Franck Rencurel, 2020 7
Acides nucléiques
Le monomère constitutif de l’ADN est le nucléotide.
Un nucléotide est l’association de 3 éléments:
1 sucre le 2-déoxyribose (ribose pour les ARN)
1 acide phosphorique
1 base azotée
10. bases azotées
Il existe 4 bases azotées:
◦ Purines:
Adénine
Guanine
◦ Pyrimidines
Cytosine
Thymine
Uracile
Celle-ci on se la garde pour plus tard
A G
C T U
10Franck Rencurel, 2020
12. Franck Rencurel, 2020 12
Les bases pyrimidiques absorbent la lumière UV à
260nm ce qui est pratique pour doser les acides
nucléiques en solution par spectrophotométrie
Parallèlement on détermine leur pureté en mesurant
l’absorbance à 280 nm qui estime la présence de
protéines
En mesurant l’absorbance d’une solution d’acide nucléique pure à 260 nm, on
obtient sa concentration à l’aide de l’équation de la loi Beer-Lambert.
En pratique, c’est une équation modifiée qui est employée :
cm = (A.e) / l
cm = concentration massique d’acide nucléique en ng/µl
A = absorbance à 260 nm
e = coefficient d’extinction massique ou la constante en ng.cm/µl
l = trajet optique en cm
13. Franck Rencurel, 2020 13
Le coefficient d’extinction ε dépend de la séquence d’ADN ou d’ARN et est
spécifique à chaque ADN/ARN. Ci-dessous, les coefficients d’extinction des
différents nucléotides :
En pratique, il n’est pas nécessaire de calculer le coefficient d’extinction (ε)
spécifique. Des coefficients d’extinction estimatifs, sont généralement utilisés
pour calculer les concentrations des acides nucléiques et qui sont
suffisamment précises pour les expériences de biologie moléculaire.
Ces coefficients d’extinction sont listés ci-dessous :
•ADN double brin = ~50 ng.cm/µl
•ADN simple brin = ~33 ng.cm/µl
•ARN = ~40 ng.cm/µl
14. Franck Rencurel, 2020 14
Ainsi dans une cuvette de trajet optique d’1cm on estime donc
que:
1 unité A260nm = ~50 µg/ml d’ADN double brin
1 unité A260nm = ~33 µg/ml d’ADN simple brin
1 unité A260nm = ~40 µg/ml d’ARN simple brin
On estime la pureté d’une solution par le rapport
d’absorbance 260/280 nm
D’une manière générale, la pureté d’une solution d’acide nucléique
est considérée comme acceptable lorsque le ratio A260 nm/A280
nm est compris entre 1,8 – 2,0 pour l’ADN et entre 2,0 – 2,2 pour
l’ARN
L’absorbance à 280nm indique la présence de protéines dans la
solution (tryptophane absorbe à 280nm)
15. Liaisons phosphodiester
Si dans l’ADN il y a 4 bases azotées différentes
(A,T,G,C) alors Il y a 4 sortes de nucléotides
Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par
leur phosphate et leur sucre
15Franck Rencurel, 2020
16. Franck Rencurel, 2020 16
L’association de 2 monomères de
nucléotides se fait par une réaction
d’estérification entre la fonction acide libre
de l’acide phosphorique
portée en 5’ du premier nucléotide et
l’alcool porté par le carbone 3’ du
deuxième nucléotide
Cette opération peut se répéter un grand
nombre de fois pour donner
une chaine composée de « sucre-
phosphate-sucre-phosphate.. »
Sur chaque sucre est accroché une base
azotée
La structure primaire de l’ADN: Nature
des nucléotides et ordre de succession,
c’est ce qu’on appelle la séquence d’un
brin d’ADN
Chaque brin comporte une extrémité 5’
libre et une extrémité 3’ OH libre.
sucre
Phosphate
17. les polynucléotides
Les nucléotides et les déoxynucléotides
forment des polymères appelés
polynucléotides
Les nucléotides sont liés ensemble via une
liaison phosphodiester;
◦ Implique le 3’OH d’un nucléotide et le
phosphate a en positon 5’ d’un autre
nucléotide;
L’ordre des bases dans un polynucléotide
est la structure primaire ou la séquence
de l’acide nucléique;
Les polynucléotides ont une polarité:
◦ Extrémité 5’ : le phosphate 5’ n’est pas
impliqué dans une liaison phosphodiester
◦ Extrémité 3’ : le 3’OH n’est pas impliqué
dans une liaison phosphodiester;
17Franck Rencurel, 2020
18. Franck Rencurel, 2020 18
Si on sépare les nucléotides d’une molécule d’ADN
on aura toujours des appariements
A=T et G= C avec le même nombre de A que de T
et de G que de C
Même si il peut y avoir plus de AT ou de GC selon
les espèces considérées
Pourquoi cet appariement spécifique entre
nucléotides ?
20. Franck Rencurel, 2020 20
Dans la séquence
des brins d’ADN on ne
peut avoir que:
A face à T
C face à G
Les séquences sont
dites complémentaires
A et T sont reliées par
deux ponts hydrogènes
(liaisons faibles)
C et G par 3 ponts
hydrogènes.
A
AT
T
G
G
21. Franck Rencurel, 2020 21
Si j’ai la séquence suivante d’un brin d’ADN :
5’- A-T-G-C-G-A-C-C-G-T-OH 3’
Quel sera la séquence du brin complémentaire ?
3’OH-?- ?-?- ?- ?-?- ?- ?-?- ?-5’
22. La double hélice d’ADN
Les 2 brins sont orientés et antiparallèles
Liaisons hydrogènes
Les liaisons hydrogènes sont possibles seulement si les
atomes sont suffisamment proches. Seule une orientation
antiparallèle permet se rapprochement
22Franck Rencurel, 2020
25. Franck Rencurel, 2020 25
C’est l’orientation antiparallèle des brins qui donne la
structure en double hélice de l’ADN
26. Franck Rencurel, 2020 26
Petit sillon
12 nm
Grand sillon
22 nm
1 tour d’hélice
3,4 nm
Soit 10 paires de bases
27. Franck Rencurel, 2020 27
La longueur totale de l’ADN contenu dans le noyau
d’une cellule est de 2 mètres avec un diamètre de
seulement 2nm
Comment faire tenir une telle longueur
d’ADN dans un petit volume comme le
noyau de la cellule?
28. Franck Rencurel, 2020 28
ADN bactérien
Hors d’une bactérie
Éclatée (choc osmotique)
L’ADN bactérien est court,
N’est pas dans un noyau
Est nu !
(voir suite du cours)
29. Franck Rencurel, 2020 29
Pour faire tenir l’ADN dans le noyau il faut le compacter et
ceci grâce à des protéines, les histones
L’ADN compacté autour des
histones constitue La
CHROMATINE
Cette chromatine est enroulée
pour former les chromosomes
46 chromosomes chez
l’homme
(dans chaque cellules!)
30. Franck Rencurel, 2020 30
Dans les bactéries, l’ADN est nu, càd qu’il n’y a pas
d’histones associées
2,5 tours autour de chaque histone
31. Franck Rencurel, 2020 31
Chaque histone est constituée de 8 protéines (H2A,H2B,H3 et
H4) associées entre elles, l’histone H1 maintien la structure.
Cela constitue un nucléosome
Ces protéines sont soumises à l’action d’enzymes (acétylase)
modifiant leur forme ce qui les dissocie entre elles rendant libre
l’ADN pour être lu ou dupliqué
Nucléosome=
ADN + histone
32. Franck Rencurel, 2020
32
L’ADN ainsi enroulé autour des histones, formant la chromatine
peut se compacter (super enroulé) et former un chromosome
Compaction
des nucléosomes
(ADN super enroulé)
Nucléosome
(ADN enroulé)
Les fibres de chromatine
Sont de l’ADN super
enroulé Compacté !
33. ADN de liaison
libération de la partie centrale
du nucléosome
DIGESTION PAR
NUCLEASE DE
L’ADN DE LIAISON
nucléosome
~200 pb
DISSOCIATION PAR FORTE
CONCENTRATION DE SEL
Chromatine « en collier de perle »
noyau d’histones
du nucléosome
Purifier des histones
et de l’ADN
33Franck Rencurel, 2020
35. Franck Rencurel, 2020 35
Dans Certaines régions du chromosome (actives) l’ADN est nu et
décompacté pour permettre sa lecture
36. Franck Rencurel, 2020 36
Pour « fabriquer » un être humain il faut 30 000 à 40 000
gènes. L’ensemble de ces gènes constitue le génôme
Le gène est un fragment d’ADN qui contient l’information
nécessaire à la fabrication d’une protéine.
Tous ces gènes sont répartis dans 23 molécules de
chromatine, chaque molécules de chromatine comprend
plusieurs milliers de gènes mis bout à bout.
Ce qui représente plus de 3 milliards de paires de bases
(A=T ou G=C)
37. Franck Rencurel, 2020 37
Chaque cellule (sauf les gamètes) contient deux
exemplaires du génome, 1 qui vient du père et 1 qui
vient de la mère
Donc chaque cellule contient 23 paires de
chromosomes
Chez l’homme chaque cellule (hors gamètes)
contient 46 chromosomes
Le nombre de chromosome varie selon les espèces:
Chien……………………78
Rat………………………..42
39. Franck Rencurel, 2020 39
ADN= information codée =code génétique
Code= faire correspondre un symbole ou un
groupe de symboles à quelque chose d’autre
43. Franck Rencurel, 2020 43
Une protéine est une séquence d’acide aminés.
Il existe 20 acides aminés donc un code de 4 billes
regroupées 3 par 3 est largement suffisant (43=64).
Dans le noyau on peut remplacer les billes par les
nucléotides (A,T,G,C soit 4 couleurs) .
Si on les regroupe par 3 en désignant 1 acide aminé
correspondant à un triplet de nucléotides on a
suffisamment de possibilités pour « CODER » les 20
acides aminés. Chaque triplet de nucléotide désigne
un acide aminé
Phe Arg Leu LeuPhe
44. Franck Rencurel, 2020 44
Combien de nucléotides y-a-t-il dans le gène codant
pour une protéine de 100 Acides aminés?
49. Réplication de l’ADN
Pendant la réplication de
l’ADN, une molécule d’ADN
est copiée en deux
molécules filles, et ce
suivant les règles établies
par Watson et Crick:
1-Complémentarité des
deux brins (pairage des
bases)
2-Antiparallélisme (i.e. les
deux brins courent en
direction 5’3’ opposées);
5’AGCTAGCTGATATCGCGATCG3’
3’TGCATCGACTATAGCGCTAGC5’
5’AGCTAGCTGATATCGCGATCG3’
3’TGCATCGACTATAGCGCTAGC5’
5’AGCTAGCTGATATCGCGATCG3’
3’TGCATCGACTATAGCGCTAGC5’
49Franck Rencurel, 2020
50. Franck Rencurel, 2020 50
Il faut d’abord « ouvrir » le double brin d’ADN
puis des nucléotides libres dans le noyau
(toujours présents en excès) viennent s’apparier
par complémentarité aux deux brins séparés.
51. Franck Rencurel, 2020 51
Le Réplicon est l’unité de réplication de l’ADN, il
contient une origine et une terminaison .
L’ADN peut être répliqué à plusieurs endroits en même
temps, sans cela la réplication de l’ADN eucaryote
durerait 800 heures !.
Les réplicons sont des segments de taille variant de 30
000 à 150 000 bases. La vitesse de synthèse va
jusqu’à 50 000 pdb/min pour les eucaryotes (plus
rapide chez les procaryotes car par d’histones) .
L’origine de réplication n’est pas localisée au hasard
sur la molécule d’ADN, elle est présente entre des
petites séquences répétée (le promoteur) reconnue
par des protéines (les facteurs de transcription).
53. 53
Réplication de l’ADN
La fourche de réplication
3’
Fourche de
réplication
5’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
Direction de la
fourche de réplication
Les enzymes permettant la synthèse du fragment
d’ADN complémentaire ne peuvent fonctionner que
dans le sens 5’ 3’
« Ouverture » de l’ADN
double brins
Franck Rencurel, 2020
54. 54
Réplication de l’ADN
Chez tous les
organismes vivants, la
réplication de l’ADN se fait
toujours dans la direction
5’3’:
Le brin fille est allongé
par
l’addition de nouveaux
nucléotides à son bout 3’
où se trouve un –OH
Ce qui permet la liaison
phospho-ester
Pourquoi 5’ 3’ ?
Franck Rencurel, 2020
55. Franck Rencurel, 2020 55
ADN hélicase
« ouvre» le double brin
L’ADN polymérase
Apparie les nucléotides le long du brin ouvert
Dans le sens 5’ 3’
5’3’
5’ 3’
Réplication de l’ADN
Il faut un double brin pour que la Polymérase s’attache. Il ya donc ajout
d’une amorce mais c’est de l’ARN (T U) . Cette amorce sera ensuite
dégradé et remplacée par de l’ADN (U T)
56. Franck Rencurel, 2020 56
Séquence des évènements:
1- L’ADN hélicase ouvre l’ADN
2- Une Primase synthétise une amorce
Cette enzyme peut se fixer sur un simple brin d’ADN mais elle
ajoute des U en place des T (c’est de l’ARN)
3-L’ADN polymérase reconnait le fragment double brin et se fixe
dessus. La synthèse peut commencer 5’3’
Sur le brin majeur , l’ADN polymérase avance jusqu’au codon STOP
Sur le brin mineur elle avance par fragment. (les fragments
d’OKASAKI)
4-Une ADN ligase comblera les « trous » entre chaque fragment du
brin mineur
5- Les amorces d’ARN sont éliminées et remplacées par de l’ADN
par une autre isoforme d’ADN polymérase
57. 57
Réplication de l’ADN
La Primase
L’ADN polymérase II ne peut
fonctionner que si une extrémité
3’OH est disponible pour catalyser
la formation d’un lien
phosphodiester;
En d’autres mots: avant que l’ADN
pol ne puisse agir, la synthèse de
l’ADN doit déjà être
débutée…QUOI???
Ce bout 3’OH est fourni par une
enzyme appelée ADN primase.
L’ADN primase synthétise une
courte (10 nt) amorce d’ARN
complémentaire au gabarit d’ADN;
L’ADN pol I replacera plus tard
cette amorce d’ARN par de l’ADN;
Franck Rencurel, 2020
58. Franck Rencurel, 2020 58
Matériel nécessaire pour la réplication de l’ADN:
◦ Gabarit d’ADN (i.e. la molécule parentale d’ADN);
◦ Les 4 deoxynucléotides triphosphate (dATP, dGTP,
dCTP, dTTP);
◦ ADN polymérase (enzyme)
◦ Une amorce d’ADN ou d’ARN pour initier la
réplication.
◦ Là vous avez les ingrédients pour amplifier de l’ADN
ou de l’ARN en laboratoire!
Réplication de l’ADN
60. Franck Rencurel, 2020 60
L’information est CODEE dans l’ADN qui se trouve dans le
noyau or
la synthèse des protéines se fait dans le cytoplasme (au niveau du
RER)
L’ADN ne sort pas du noyau il doit d’abord être transcrit
(recopié) sous forme d’ARN qui transitent vers le cytoplasme
Acide Ribo Nucleique
61. ADN Transcrit
primaire
ARNm
Noyau
1 : régulation de la transcription
2 : régulation de la maturation
3: régulation de l’exportation
ARNm
4 : dégradation de l’ARNm
5 : localisation des transcrits
6 : édition
7 : régulation de la synthèse protéique
8 : régulation de l’activité protéique
9: régulation de la dégradation protéique
Protéine
Active/inactive Protéine active
Cytoplasme
1 2 3
4
7
8
ARNm 9
6
5 9
61Franck Rencurel, 2020
62. Structure des gènes chez les eucaryotes
Chez les procaryotes : Presque tout l'ADN code pour des
protéines.
Chez les eucaryotes, seulement 3%-5% de l'ADN code
pour des protéines ou des ARN ribosomaux ou de
transfert (voir suite cours).
Les 95%-97% restant sont abusivement qualifiés de
"junk" DNA (ou "garbage" DNA)
Il est plus raisonnable de parler d'ADN non codant
62Franck Rencurel, 2020
63. Les introns
Introns = séquence non codantes situées à l'intérieur des
gènes
Parties codantes = exons
90% de certains gènes = introns
Ex. gène du collagène contient 50 introns!
Taille des introns varie de 31 à 210 000 bases
63Franck Rencurel, 2020
64. Lors de la transcription, tout le gène (introns + exons) est
copié en ARNm.
L'ARNm doit ensuite être modifié pour, entre autres, en
enlever les introns = épissage de l'ARN.
ADN
ARN
ARNm
64Franck Rencurel, 2020
65. Par rapport à l’ADN la base pyrimidique Thymine (T) est remplacée
par une autre base pyrimidique l’Uracile (U).
On les trouve dans le noyau et le cytoplasme.
Un ARN est monocaténaire, orienté 5’P3’OH
mais sa chaîne peut se replier, ie former une
structure secondaire stable (épingle à cheveu)
en formant des liaisons hydrogène entre les bases.
Les ARN majoritaires de la cellule sont:
ARNr 83% (ARN ribosomaux))
ARNt (ARN de Transfert) + micro ARN 15%
ARNm 2%. (ARN messager)
L’ARN est un produit de la transcription de l’ADN par
l’ARN polymérase.
Les ARN
65Franck Rencurel, 2020
67. Franck Rencurel, 2020 67
Brin d’ADN
Brin d’ARN
complémentaire
5’- A TTGCCGAAT TGT C-OH 3’
3’OH’- UAACGGCUUAACAG-5’
La chaine d’ARN synthétisée est identique au codant
et complémentaire de l’autre brin (brin matrice) (voir
suite cours)
68. Franck Rencurel, 2020 68
L’ARNm est une copie du fragment d’ADN codant pour une
protéine. Il transporte l’information (la recette) il est appelé ARN
messager. La synthèse se fait aussi de 5’ vers 3’
Brin codant
Brin matrice
73. Franck Rencurel, 2020 73
L’ARN polymérase se fixe au bon
endroit sur le gène pour
commencer au début et non au
milieu!
Pour se faire des protéines
(facteurs de transcriptions)
s’assemblent sur le site de départ
du promoteur, La TATA box, ainsi
que des sites spécifiques proches
afin d’être reconnues par l’ARN
polymérase.
La polymérase commencera
donc au début du gène
TATA box
74. Franck Rencurel, 2020 74
Facteurs de transcription
Petites protéines nucléaires (mais pas toujours) qui possèdent un ou
plusieurs motifs leur permettant de s’associer très spécifiquement
à une séquence d’ADN donnée.
La protéine possède
•un domaine de régulation (qui contrôle sa liaison à l’ADN
Ou à d’autres protéines.
•un domaine d’activation ou d’inhibition de la transcription
•Un domaine d’interaction avec d’autres facteurs ou protéines
Certains on un site de liaison d’un ligand, on les appelle des
récepteurs Nucléaires (exemple le récepteur à la vitamine D ou aux
stéroïdes)
75. Facteurs associés
à la transcription
(communs)
Facteurs de transcription
(inhibition /activation)
75Franck Rencurel, 2020
Facteurs de transcription, exemple
76. Franck Rencurel, 2020 76
Les ARN sont modifiés (maturés) afin d’être plus stables
et reconnus par les ribosomes c’est une spécificité
des eukaryotes.
Ajout d’une « coiffe » en 5 ‘: une 7 methyl guanosine
est ajoutée à l’extrémité 5’ empêchant la dégradation de l’ARN
par une 5’ nucléase.
77. L’extrémité 3’ de la
plupart des ARNm
eucaryotes est
polyadénylée.
Une fois la transcription
achevée, des AMP seront
ajoutés par une poly(A)
polymérase pour former
une queue poly(A).
La polyadénylation facilite
l’exportation des ARNm
hors du noyau, les protège
des dégradations une fois
dans le cytosol et facilite la
traduction.
La polyadénylation en 3’ des ARNm
Pour purifier des ARN polyA on utilise des colonnes avec des Poly T
Chromatographie d’affinité ()
77Franck Rencurel, 2020
78. 20% des maladies génétiques sont dues à des erreurs d'épissage.
Maturation des ARN m
mature
78Franck Rencurel, 2020
80. La traduction
La synthèse des protéines (assemblage des acides
aminés) se fait au niveau des ribosomes situés sur la
membrane du réticulum endoplamique granuleux (rugueux)
80Franck Rencurel, 2020
81. Pour synthétiser la protéine, il faut:
• ARNm = information (la recette)
• Ribosome = machine à assembler les acides aminés.
• Acides aminés = pièces de construction.
• ARNt (ARN de transfert) = molécules qui transportent
les acides aminés du cytoplasme au ribosome où ils
sont assemblés en protéine.
81Franck Rencurel, 2020
86. Deux zones importantes sur l'ARNt :
Extrémité 3' (se termine
par CCA) : peut se lier à
un acide aminé
Anticodon = zone formée de
trois nucléotides pouvant se
lier à l'ARNm (par
complémentarité des
séquences)
86Franck Rencurel, 2020
87. Chaque ARNt est caractérisé par son anticodon.
Un ARNt ne transporte pas n'importe quel acide
aminé: ça dépend de l'anticodon
Ex.
ARNt AAA transporte toujours l'acide aminé PHE
ARNt GAU transporte toujours l'acide aminé LEU
(cf voir code génétique)
Le bon acide aminé est attaché à l ARNt par l’enzyme
Aminoacyl-ARNt-synthétase
87Franck Rencurel, 2020
89. Franck Rencurel, 2020 89
Ainsi on a vu que de l’ADN ne servait pas seulement à
Coder pour des protéines mais pouvait servir à
synthétiser des ARN r et des ARN t.
Un gène est donc un fragment d’ADN codant pour un
ARN
90. Franck Rencurel, 2020 90
Les deux sous-unités du ribosome s »’assemblent
autour du brin d’ARNm.
D’abord la petite sous unité puis ensuite la grande
91. Mécanisme de la traduction
Le site A (Aminoacyl) reçoit les ARNt portant un acide
aminé (ARNt aminoacyl)
Le site P (peptidique) contient un autre aminoacyl-t -
ARN mais à ce stade il y a liaison peptidique avec l’AA
voisin
91Franck Rencurel, 2020
92. Franck Rencurel, 2020 92
Les aminoacyl-ARNt, portant les acides aminés se
fixent sur le site A du ribosome.
Il y a une exception avec la PREMIERE methionine
(codée par TACdans l’ADN ou AUG dans l’ARNm
complémentaire) qui se fixe sur le site P afin de laisser
la place sur le site A à un aminoacylt-ARNt et permettre
La première liaison peptidique.
Ensuite la chaine peut commencer sa synthèse en
glissant sur le brin d’ARNm.
93. Chaque ARNt se fixe par son anticodon sur trois nucléotides de
l’ARNm. Ces trois nucléotides de l’ARNm constituent ce qu’on
appelle un codon. Après leur fixation, les acides aminés qu’ils
transportent sont reliés entre eux par une liaison peptidique.
L’ARNt ayant l’anticodon UAC
se fixe sur le codon AUG.
L’anticodon UGC se fixe sur le
codon ACG
ARNm
93Franck Rencurel, 2020
94. Un autre
ARNt se
met en
place
Le ribosome avance de
trois unités
Le
premier
ARNt
est
retiré.
Sens de la traduction
94Franck Rencurel, 2020
96. Vitesse de la synthèse:
• Chez E. coli ~ 5 AA / s
• Chez eucaryotes ~ 16 AA / s
Tous les ARNm se terminent par le codon (triplet de
bases) UAA, UAG ou UGA = codons STOP.
Lorsque le ribosome atteint un codon STOP, une enzyme
(facteur de terminaison) s'y fixe et détache l'ARNm du
ribosome.
le ribosome se sépare en deux, fin de la traduction
Les deux unités se réuniront à nouveau si un ARNm se
fixe à la petite unité.
96Franck Rencurel, 2020
97. Chaque triplet de nucléotides
sur l'ADN (brin sens)
correspond à un codon de
l'ARNm.
Chaque codon de l'ARNm
correspond à un anti-codon
spécifique de l'ARNt.
Chaque anti-codon
correspond à un acide aminé
spécifique.
DONC: chaque triplet de nucléotides sur l'ADN
correspond à un acide aminé.
97Franck Rencurel, 2020
100. Franck Rencurel, 2020 100
En sachant manipuler l’ADN on peut maintenant faire de
nombreuses choses
Identifier des mutations responsables de maladies
Corriger ces mutations
Faire exprimer des protéines manquantes dans un
organisme
Faire produire des protéine d’une autre espèce
dans un organisme
Cloner un organisme
Détecter des traces d’ADN à des fins judiciaires
Détecter des traces d’ADN pour identifier une
espèce à partir d’ossements (paléontologie)
Etc..
101. On isole l’ADN codant de l'insuline humaine et on l'introduit dans le
plasmide d'une bactérie.
Ex. production d'insuline humaine par une bactérie :
101Franck Rencurel, 2020
102. Franck Rencurel, 2020 102
Le gène contient des introns et des exons or la bactérie ne
sait pas faire l’épissage des introns il faut donc utiliser un
ADN sans introns
Comment faire?
ADN
ARN
ARNm
En utilisant un ADN complémentaire obtenue à partir
de l’ARNm
103. Franck Rencurel, 2020 103
5’- A TTGCCGAAT TGT C-OH 3’
3’OH’- UAACGGCUUAACAG-5’
3’OH’- UAACGGCUUAACAG-5’ARNm
purifié
Synthèse d’un fragment d’ADN complémentaire à l’ARN
Purification du brin d’ADN et synthèse du double brin
5’- A TTGCCGAAT TGT C-OH 3’
3’OH’- T AACGGCTT AACAG-5’
104. Franck Rencurel, 2020 104
5’- A TTGCCGAAT TGT C-OH 3’
3’OH’- T AACGGCTT AACAG-5’
Ce double brin d’ADN contenant la séquence complète
(la recette) de l’insuline peut être introduit dans un
organisme pour fabriquer de l’insuline.
On peut utiliser la bactérie (rapide, facile à utiliser,
facile à purifier le contenu)
On utilise un plasmide, qui est un vecteur permettant
d’introduire le fragment d’ADN dans l’hôte
105. Plasmides
Petites molécules d’ADN circulaires
maintenues et amplifiées chez des
cellules eucaryotes (primitives i.e
levures) ou procaryotes
Amplification chez les bactéries
Utilisés en tant que vecteur pour le
clonage ou l’expression d’ADN
d’intérêt
105Franck Rencurel, 2020
106. Caractéristiques des Vecteurs Plasmidiques
Sites de restrictions
uniques pour le clonage
Origine de réplication
(Ori)
Marqueur de sélection
Gènes de résistance aux
antibiotiques
106Franck Rencurel, 2020
107. On extrait les plasmides
de bactéries
Une enzyme de
restriction ouvre les
plasmides
On extrait ou on
synthétise
l’ADNc à greffer
et on le multiplie
en de nombreux
exemplaires.
On mélange des copies
de l’ADNc et des
plasmides.
Une enzyme (ligase)
fusionne les brins
d'ADN
Les plasmides sont
réintroduits dans des
bactéries
Le plasmide est
reproduit quand la
bactérie se multiplie
107Franck Rencurel, 2020
108. Enzymes de restriction
Pour insérer le fragment d’ADN dans le vecteur
plasmidique on utilise des enzymes de restriction
Clivent les 2 brins d’ADN à des séquences
spécifiques (4-8 nt)
Nommées pour l’organisme duquel c’était isolé
(e.g. EcoRI est isolée d’Escherichia coli)
La digestion produit 3 sortes de bouts
108Franck Rencurel, 2020
109. Enzymes de restriction
site de coupure = palindrome
5'-GGATCC-3'
3'-CCTAGG-5'
5’ 3’
3’ 5’
site de coupure
(4-8 nt)
ADN double brin
Extension 5’
109Franck Rencurel, 2020
110. Enzymes de restriction
site de coupure = palindrome
5'-GGATCC-3'
3'-CCTAGG-5'
5’ 3’
3’ 5’
site de coupure
(4-8 nt)
Extension 3’
110Franck Rencurel, 2020
112. Enzymes de restriction
clivent les 2 brins d’ADN à des séquences
spécifiques (4-8 nt)
nommer pour l’organisme duquel c’était isolé
(e.g. EcoRI est isolée d’Escherichia coli)
digestion produit 3 sortes de bouts
1. extension 5’
2. extension 3’
3. bouts francs
Bouts cohésifs
112Franck Rencurel, 2020
113. Enzymes de restriction
Si aux extrémités de mon ADNc j’ajoute des séquences qui
correspondent aux sites de coupure du plasmide je peux
« coller » l’ADN dans le plasmide et dans le bon sens!
ADNc allongé de sites de restrictions
correspondants
113Franck Rencurel, 2020