Fiche de révision : Code génétique et traduction

📋 Plan du Cours

1. Définition et propriétés du code génétique
2. Universalité et exceptions du code
3. Décryptage expérimental du code génétique
4. Acteurs et activation des acides aminés
5. Étapes générales de la traduction
6. Traduction chez les procaryotes
7. Traduction chez les eucaryotes
8. Comparaison procaryotes eucaryotes

📖 1. Définition et propriétés du code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Code génétique : Correspondance entre la séquence des quatre bases des acides nucléiques et celle des vingt acides aminés, selon des triplets de nucléotides appelés codons.

★ À maîtriser

• Les trois codons stop sont:
  • UAG
  • UGA
  • UAA

📌 Le code génétique est non ambigu, car chaque codon ne désigne qu’un seul acide aminé, mais il est dégénéré, car plusieurs codons peuvent désigner le même acide aminé.

📌 Le codon AUG initie généralement la synthèse protéique, tandis que les codons UAA, UAG et UGA y mettent fin.

Compléments

• Tous les acides aminés, sauf le tryptophane et la méthionine, sont représentés par plus d’un codon.

💡 Astuce mémo

Codon non ambigu, mais code dégénéré : un codon → un acide aminé, plusieurs codons → le même acide aminé.

📖 2. Universalité et exceptions du code

🔑 Notions clés & Définitions

• Position flottante : Troisième position du codon, dont la spécificité réduite explique une grande partie de la dégénérescence du code génétique.

★ À maîtriser

📌 Le code génétique est non chevauchant : les nucléotides d’un codon ne participent qu’au codage d’un seul acide aminé et le codon suivant est lu immédiatement après.

• Dans l’ADN mitochondrial humain étudié par Sanger et son équipe en 1980, AUA code la méthionine, UGA code le tryptophane, et AGA ainsi qu’AGG sont des codons stop.

Compléments

• Dans la mitochondrie, GUG peut servir de codon d’initiation et UGA ne fonctionne pas comme codon stop.

• Chez Mycoplasma, UGA code le tryptophane, tandis que chez Tetrahymena thermophila, UAA code la glutamine.

• La sélénocystéine peut être codée par le codon stop opale UGA et la pyrrolysine par le codon stop ambre UAG.

💡 Astuce mémo

Réassignation de certains codons → exceptions mitochondriales et chez quelques organismes.

📖 3. Décryptage expérimental du code génétique

★ À maîtriser

• Le décryptage expérimental du code génétique a utilisé des ARNm artificiels, leur traduction en présence de ribosomes et d’acides aminés, puis l’identification de l’acide aminé produit.

• La traduction d’un ARNm polyU produit une chaîne composée uniquement de phénylalanine, ce qui montre que le codon UUU code la phénylalanine.

• L’expérience polyAAC produit des chaînes correspondant aux cadres AAC, ACA et CAA ; la comparaison avec polyAC montre que ACA code la thréonine et CAC l’histidine.

Compléments

• La traduction d’un ARNm polyA montre que le codon AAA code la lysine.

• Avec un polynucléotide polyAC, les chaînes produites alternent thréonine et histidine, sans permettre à lui seul de déterminer si ACA code la thréonine ou l’histidine.

💡 Astuce mémo

PolyU → phénylalanine ; polyA → lysine ; polynucléotides mixtes → autres correspondances.

📖 4. Acteurs et activation des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Processus de biosynthèse des protéines dans lequel l’information codée par l’ARNm détermine la séquence de la protéine.
• ARNt : Adaptateur qui porte un acide aminé et possède un anticodon complémentaire du codon correspondant sur l’ARNm.
• Ribosome : Complexe d’ARN ribosomal et de protéines qui catalyse la formation des liaisons peptidiques pendant la traduction.

★ À maîtriser

• Les trois sites ribosomaux sont:

  • Site A : accueil de l’ARNt chargé entrant
  • Site P : formation de la liaison peptidique
  • Site E : sortie de l’ARNt non chargé

• Le chargement d’un ARNt commence par l’activation de l’acide aminé avec de l’ATP, puis aboutit à la formation d’une liaison covalente de type carboxy-ester entre l’acide aminé et l’ARNt.

Compléments

• La cellule possède 20 aminoacyl-ARNt synthétases, correspondant aux 20 acides aminés incorporés dans la traduction.

💡 Astuce mémo

Un ARNt chargé apporte son acide aminé au ribosome, véritable atelier moléculaire.

📖 5. Étapes générales de la traduction

★ À maîtriser

• 🔄 Les étapes de la traduction sont:

  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison

• Lors de l’initiation, le ribosome s’assemble sur l’ARNm et positionne l’ARNt initiateur sur le codon de départ.

• Lors de l’élongation, des ARNt chargés entrent au site A, une liaison peptidique se forme, puis le ribosome se transloque d’un codon le long de l’ARNm.

• Lors de la terminaison, un codon stop entre dans le site A, des facteurs de libération détachent la chaîne polypeptidique, puis le ribosome se dissocie et libère l’ARNm.

Compléments

• L’énergie de la traduction provient principalement de l’hydrolyse de l’ATP lors du chargement des ARNt et du GTP lors de plusieurs étapes de l’initiation, de l’élongation et de la terminaison.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison.

📖 6. Traduction chez les procaryotes

★ À maîtriser

• Chez les procaryotes, la petite sous-unité ribosomale se fixe à l’ARNm au niveau de la séquence Shine-Dalgarno, située en amont du codon AUG, puis la grande sous-unité s’associe pour former le ribosome 70S.

• L’initiation procaryote implique les facteurs IF1, IF2 et IF3, et IF2 utilise l’hydrolyse du GTP pour permettre l’association de la grande sous-unité.

• Chez les procaryotes, l’ARNt initiateur porte une méthionine qui est ensuite formylée ; le fMet-ARNt initiateur est le seul ARNt pouvant se fixer directement au site P.

• Pendant l’élongation procaryote, EF-Tu-GTP amène l’aminoacyl-ARNt au site A, EF-Ts régénère EF-Tu-GTP, puis EF-G-GTP assure la translocation du ribosome.

Compléments

• Chez les procaryotes, RF1 reconnaît UAG et UAA, RF2 reconnaît UAA et UGA, et RF3 participe à la libération de la chaîne polypeptidique.

💡 Astuce mémo

Shine-Dalgarno → complexe 30S → complexe 70S → synthèse protéique.

📖 7. Traduction chez les eucaryotes

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, deux types d’ARNt de méthionine existent : l’ARNt initiateur intervient au début de la traduction et l’ARNt de méthionine d’élongation incorpore la méthionine lors de la rencontre d’un codon AUG interne.

• L’initiation eucaryote commence par un complexe ternaire composé d’eIF2-GTP, de méthionine et de l’ARNt initiateur, qui s’associe à la sous-unité 40S puis à l’ARNm avant le recrutement de la sous-unité 60S.

• Le complexe de pré-initiation eucaryote se forme selon la succession complexe ternaire, complexe 43S, complexe eIF4F, puis complexe d’initiation 48S.

• Le complexe eIF4F comprend eIF4A, eIF4E et eIF4G ; eIF4E se fixe à la coiffe m7-GTP, eIF4A déroule les structures secondaires de la 5’-UTR et PABP se fixe à la queue poly(A).

Compléments

• Chez les eucaryotes, la méthionine initiatrice est généralement excisée après la synthèse dans environ 50 % des protéines biosynthétisées.

💡 Astuce mémo

Complexe ternaire → 43S → eIF4F → 48S → ribosome fonctionnel.

📖 8. Comparaison procaryotes eucaryotes

★ À maîtriser

📌 Chez les procaryotes, transcription et traduction sont simultanées dans le cytoplasme, tandis que chez les eucaryotes elles sont discontinues, la transcription ayant lieu dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme.

• Les ribosomes procaryotes sont constitués de sous-unités 30S et 50S formant un ribosome 70S, tandis que les ribosomes eucaryotes associent 40S et 60S pour former un ribosome 80S.

📌 L’ARNm procaryote est généralement polycistronique, instable et présent dans le cytoplasme, tandis que l’ARNm eucaryote est généralement monocistronique, plus stable et exporté du noyau vers le cytoplasme après maturation.

Compléments

• L’initiation procaryote utilise la séquence Shine-Dalgarno et les facteurs IF1, IF2 et IF3, tandis que l’initiation eucaryote utilise la séquence Kozak et un ensemble d’environ onze facteurs d’initiation.

• La traduction procaryote ajoute environ 40 acides aminés par seconde, tandis que la traduction eucaryote ajoute environ un acide aminé par seconde.

💡 Astuce mémo

Procaryotes : traduction couplée et 70S ; eucaryotes : traduction séparée et 80S.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison de la traduction procaryote et eucaryote