Semaine 4 : L'ADN - L'ARNm

Comment passer de l'ADN à L'ARN messager (acide ribonucléique messager) à la protéine?

Lors de cette séance, nous avons découvert comment passer de l'ADN à la protéine : ce phénomène se nomme la synthèse protéique.

La synthèse protéique se fait en 2 grandes étapes: la transcription et la traduction.

TRANSCRIPTION ( de l'ADN à l'ARN messager) :

La transcription se déroule dans le noyau. La première étape de la transcription est l'ouverture et le déroulement, par l'ARN polymérase (une enzyme), d'une portion de la molécule d'ADN. Au fur et à mesure de sa progression le long de l'ADN, l l'ARN-polymérase sépare les brins transcrits et non transcrit de l'ADN, pour créer un brin d'ARN messager à l'aide de nucléotides dits libres, qui se trouvent dans le noyau de la cellule. Cela s'effectue par complémentarité des bases azotées avec le brin transcrit de la molécule d'ADN : l'adénine (A) se place en face de la thymine (T) et l'uracile (U) se place en face de l'adénine (A), la cytosine(C) se place en face de la guanine (G) et inversement.

Le brin d'ARN messager ainsi synthétisé est complémentaire du brin d'ADN transcrit. Cela explique le fait que l'information contenue dans l'ARN messager est donc la même que celle contenue dans le brin d'ADN non transcrit. Dans l'ARN, le nucléotide thymine (T) de la molécule d'ADN est remplacé par un nucléotide nommé gracile (U).

TRADUCTION ( de l'ARNm à la protéine).

Lors de la traduction, la membrane nucléaire du noyau de la cellule se fend pour laisser passer le brin d'ARNm dans le cytoplasme. Il y va y être traduit.

On distingue ensuite trois étapes :

1/ l'initiation : Le ribosome, qui est une enzyme contenue dans le cytoplasme de la cellule, commence la lecture de l'information contenue dans le brin d'ARN messager, soit les codons (ensemble de 3 nucléotides). Il reconnaît un endroit de la molécule appelé codon initiateur.Ce codon lui donne le signal de commencer la synthèse protéique: à la lecture du codon " AUG" (voire code génétique) le ribosome va continuer de se déplacer le long du brin et va traduire chaque codon en un acide aminé particulier. C'est l'étape de l'élongation.

2- L'élongation : à chaque triplet de nucléotides de l'ARN messager correspond un acide aminé précis qui s'incorpore à la chaîne polypeptidique en formation. La traduction d'un codon en acide aminé est donnée par le tableau du code génétique ci-dessous. Les acides aminés sont liés entre eux pour former la chaîne polypeptidique par des liaisons peptiques (voire semaine 3).

3- La terminaison : Lorsque le ribosome lit un de ces trois codons : "UAA" , "UAG" ou "UGA", le message de "stop" lui est transmit. Ces codons sont dits codons "stop". Le ribosome arrête donc de traduire les triplet de nucléotides en acides aminés; il arrête la synthèse protéique.

Nous avons ensuite comparé les 2 séquences d’ADN correspondant à une personne non sensible et sensible au PTC, pour comprendre les conséquences des mutations sur les récepteurs au PTC :

Mutations d'ADN silencieuses-

Les mutations silencieuse sont celles qui n'affecte pas la traduction des codons en acides aminés par le ribosome mais qui constitue tout de même une différence au niveau de la séquence ADN

Dans ce schémas codons sont numérotés par triplet, pour facilité la comparaison avec les acides aminés par la suite. On voit ici 3 mutations silencieuses par substitution (Changement d'un nucléotide (d'une base) par un autre nucléotide). La première est la n°20 ou le T (chez la protéine non sensible) --> C (chez la protéine sensible). Dans les deux cas, l'acide aminé qui est produit est la phénylalanine. Ensuite n°321: A --> C , AA = Valine. Enfin n°333 : T --> C, AA = Cystéine.

Mutations d'ADN qui affecte la construction des acides aminés:

Tableau comparatif des ADN de la protéine TAS2R38 sensible et non sensible

Tableau comparatif des acides aminés de la protéine TAS2R38 sensible et non sensible

Chez le triplet de codons n°49, la mutation par substitution G (chez la protéine sensible) --> C (chez la protéine non sensible) , ainsi l'acide aminé Proline --> Alanine. Ensuite chez le n°262 : T --> C, Alanine --> Valine. Enfin chez le n°296 : A --> G , Valine --> Isoleucine. On note donc qu'il y a une différence de trois acides aminés chez les deux protéines.

La protéine TAS2R38 chez un individu sensible au PTC en 3D :

(cette photographie a été empruntée au site "broccoli does not like you either" car nous étions dans l'impossibilité d'ouvrir le lien de la fiche d'activité)

Sur la photographie on observe, par exemple, en violet le codon 49 (les codons comportant des mutations non silencieuses de sont pas visible sur la photographie), qui subit une substitution de G par C chez une personne insensible au PTC, comme illustré ci-dessus.

Or cette substitution entraîne la transformation de l'acide aminé proline en acide aminé alaline chez un individu non sensible.

Cette mutation intervient donc dans la composition de la chaîne polypeptidique, et ainsi, dans sa forme. Elle modifie sa structuet par conséquent ses structure secondaire et tertiaire.

On peut donc en penser que le récepteur au PTC possède une forme différente selon que l'individu est sensible ou non au PTC, l'empêchant lorsqu'il est déformé par la mutation de proline en alanine d'assurer correctement ses fonctions de détection du PTC, et ainsi de permettre à l'individu de sentir l'amertume.

On peut ainsi penser que la mutation invoquée modifie la sensibilité d'un individu en modifiant la forme de son récepteur au PTC.

Nous avons ensuite modéliser les bases azotées de l'ADN:

Légende :

boule rouge : atome d'oxygène

boule bleue : atome d'azote

boule noire : atome de carbone