La régulation de la traduction est la phase du contrôle de l'expression des gènes agissant au niveau de la traduction de l'ARN en protéine. Ces mécanismes de régulation affectent principalement l'étape de démarrage de la traduction par le ribosome, assistée par les facteurs d'initiation. Plus rarement, c'est au niveau de la phase d'élongation ou de terminaison de la traduction qu'on peut avoir un contrôle.
RÉGULATION DE LA SYNTHÈSE
Il existe une régulation par rétro-contrôle négatif par liaison de protéines aux régions UTR de l'ARNm
Exemples :
* Protéines ribosomales chez E. Coli Elles sont capables de réguler leur propre traduction. Les sous-unités des ribosomes sont constituées de protéines ribosomales et d’ARNr. S’il y a un excès de synthèse de protéines ribosomales, elles vont venir se fixer en 5’ UTR de leur propre ARNm, ce qui entraine le blocage de l’accès à la séquence Shine Dalgarno de la petite SU et donc la répression de la traduction de leur propre ARNm.
* Ferritine chez les eucaryotes Régulation de la traduction au niveau de la synthèse d’une protéine qu’on appelle la ferritine et qui joue un rôle dans le transport des atomes de fer cytosoliques. Suivant la concentration intracellulaire en atomes de fer, la cellule aura besoin ou non de ferritine.
- Si peu d’atomes de fer cytosolique, la cellule n’a pas besoin de ferritine. L’aconitase se fixe sur une séquence spécifique en 5’ UTR, ce qui bloque l’initiation de la traduction, par encombrement stérique en bloquant l’avancé de la petite sous unité du ribosome.
- En cas d’excès d’atomes de fer, certains atomes de fer se fixent sur l’aconitase, ce qui induit un changement de conformation et donc la dissociation de la région 5’ UTR. La répression traductionnelle est levée et l’ARNm est apte à être traduit, il y a donc synthèse de la protéine ferritine.
Ainsi le répresseur est bien l’aconitase, qui est régulée par la présence ou non des atomes de fer.
MOLECULAES INHIBITRICES DE LA TRADUCTION
Il existe 4 mécanismes d’actions possibles :
- Analogie de structure avec un aminoacyl-ARNt
- Blocage de l’activité peptidyl transférase
- Blocage de la liaison codon de l’ARNm des aminoacyl-ARNt
- Blocage/inactivation de facteurs d’élongation de la traduction
REGULATION POST-TRADUCTIONNELLE
Il existe plusieurs mécanismes.
* Exemple : Régulation de la dégradation des protéines. Régulation post traductionnelle, qui régule le taux de protéine. Au sein de la cellule, lorsqu’une protéine doit être dégradée, elle est « marquée » par polyubiquitination, c’est-à-dire que des chaines d’ubiquitines se fixent sur la protéine. Elles sont reconnues par le système protéasome qui induit la dégradation de ces protéines en petits peptides, avec utilisation d’ATP (le protéasome est très consommateur d’énergie). Les molécules d’ubiquitine sont libérées et recyclées pour être utilisées pour d’autres dégradations.
CONCLUSION :
Les points de contrôle sont plus nombreux chez les eucaryotes que chez les procaryotes.
Chez les procaryotes, la régulation se fait au niveau de la transcription et de la traduction.
Chez les eucaryotes :
- Défaut d’épissage : conséquence au niveau pathologique _ production d’ARNm inhibée, pas de protéine produite.
- Epissage alternatif : donne naissance à différentes protéines, qui peuvent avoir des fonctions différentes.
- Signal poly-A alternatif : modification de la stabilité des ARNm.
Dans la cellule eucaryote, il y a besoin de réguler la présence ou l'absence (taux) d'une protéine afin d'assurer les fonctions vitales de la cellule d'une part, mais aussi pour s'adapter à son environnement.
La source : Cours du Professeur P. COHEN
* Protéines ribosomales chez E. Coli Elles sont capables de réguler leur propre traduction. Les sous-unités des ribosomes sont constituées de protéines ribosomales et d’ARNr. S’il y a un excès de synthèse de protéines ribosomales, elles vont venir se fixer en 5’ UTR de leur propre ARNm, ce qui entraine le blocage de l’accès à la séquence Shine Dalgarno de la petite SU et donc la répression de la traduction de leur propre ARNm.
* Ferritine chez les eucaryotes Régulation de la traduction au niveau de la synthèse d’une protéine qu’on appelle la ferritine et qui joue un rôle dans le transport des atomes de fer cytosoliques. Suivant la concentration intracellulaire en atomes de fer, la cellule aura besoin ou non de ferritine.
- Si peu d’atomes de fer cytosolique, la cellule n’a pas besoin de ferritine. L’aconitase se fixe sur une séquence spécifique en 5’ UTR, ce qui bloque l’initiation de la traduction, par encombrement stérique en bloquant l’avancé de la petite sous unité du ribosome.
- En cas d’excès d’atomes de fer, certains atomes de fer se fixent sur l’aconitase, ce qui induit un changement de conformation et donc la dissociation de la région 5’ UTR. La répression traductionnelle est levée et l’ARNm est apte à être traduit, il y a donc synthèse de la protéine ferritine.
Ainsi le répresseur est bien l’aconitase, qui est régulée par la présence ou non des atomes de fer.
MOLECULAES INHIBITRICES DE LA TRADUCTION
Il existe 4 mécanismes d’actions possibles :
- Analogie de structure avec un aminoacyl-ARNt
- Blocage de l’activité peptidyl transférase
- Blocage de la liaison codon de l’ARNm des aminoacyl-ARNt
- Blocage/inactivation de facteurs d’élongation de la traduction
REGULATION POST-TRADUCTIONNELLE
Il existe plusieurs mécanismes.
* Exemple : Régulation de la dégradation des protéines. Régulation post traductionnelle, qui régule le taux de protéine. Au sein de la cellule, lorsqu’une protéine doit être dégradée, elle est « marquée » par polyubiquitination, c’est-à-dire que des chaines d’ubiquitines se fixent sur la protéine. Elles sont reconnues par le système protéasome qui induit la dégradation de ces protéines en petits peptides, avec utilisation d’ATP (le protéasome est très consommateur d’énergie). Les molécules d’ubiquitine sont libérées et recyclées pour être utilisées pour d’autres dégradations.
CONCLUSION :
Les points de contrôle sont plus nombreux chez les eucaryotes que chez les procaryotes.
Chez les procaryotes, la régulation se fait au niveau de la transcription et de la traduction.
Chez les eucaryotes :
- Régulation par des mécanismes épigénétiques au niveau de la chromatine : notion d’hyper- et d’hypométhylation du promoteur d’un gène. Ex : gène de l’insuline.
- Régulation au niveau de la transcription par les facteurs de transcription qui contrôlent la transcription d’un gène donné, de manière positive ou négative. C’est le niveau majeur de régulation. Régulation au niveau de la maturation des pré-ARN en ARNm :
- Défaut d’épissage : conséquence au niveau pathologique _ production d’ARNm inhibée, pas de protéine produite.
- Epissage alternatif : donne naissance à différentes protéines, qui peuvent avoir des fonctions différentes.
- Signal poly-A alternatif : modification de la stabilité des ARNm.
- Exportation du noyau vers le cytosol : si l’ARNm n’est pas correctement maturé, alors il ne peut pas passer dans le cytosol.
- Eléments qui contrôlent la stabilité des ARNm : longueur des séquences UTR qui ont un impact sur la demi-vie (si la demi-vie est plus longue, il y a plus de protéines produite) et action des miARN.
- Régulation de la traduction : au niveau de la synthèse de la ferritine par ex chez les eucaryotes.
- Régulation de la dégradation des protéines : plus il y a de dégradation, moins il y a de protéines intracellulaires.
Dans la cellule eucaryote, il y a besoin de réguler la présence ou l'absence (taux) d'une protéine afin d'assurer les fonctions vitales de la cellule d'une part, mais aussi pour s'adapter à son environnement.
La source : Cours du Professeur P. COHEN
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