Traduction, information et énergie – Pour ne pas se gourer : du GTP

Ribosome Traduction

Quelques mots sur la traduction ; Représenter la traduction dans son ensemble est difficile. Il y a plein d’acteurs compliqués dont finalement vous avez plutôt du mal à savoir à quoi ils servent.

Je vous propose ici une lecture simplifiée, mais déjà bien compliquée, des phases d’élongation de cette traduction. Cette présentation permet d’être replacée dans de nombreux exposés assez différents, sur des thèmes assez éloignés. C’est donc une SUPERSTAR de votre cours : ce schéma est utilisable dans de nombreux sujets. Sur l’énergie, sur l’information, sur l’info-génétique, sur l’expression génétique, sur la polymérisation.

Ce que l’on représente :

Le « ballet » des aminoacyl-ARNt, des ARNt et du polypeptide en élongation // L’ARNm et ses codons (symbolisés par un numéro d’ordre : n, n+1, n+2…) // Le ribosome, ses deux sous-unités, ses trois « loges » : E, P, A // Les deux facteurs d’élongation EF-Tu et EF-G liés à du GTP ou à du GDP.

Et c’est tout !

Polymérisation et énergie

Trois dépenses énergétiques sont à signaler :

La formation de la liaison peptique exploite l’énergie libérée par la rupture de la liaison entre l’aa terminal de la chaîne en élongation et l’ARNt. Cette liaison à haut potentiel avait été constituée par un jeu de phosphorylations et transferts, avec entre autres l’amino-acyl-ARNt-synthétase. Il avait fallu consommer 2 « équivalents ATP ».

Les deux hydrolyses de GTP liées au fonctionnement de EF-Tu et EF-G

Cela nous fait 4 « équivalents ATP » par liaison peptique : Fabriquer une protéine coûte cher. Et c’est normal : fabriquer un polymère séquencé coûte forcément cher : il faut dépenser de l’énergie pour faire la liaison, mais il faut aussi dépenser de l’énergie pour ne pas se gourer ! La séquence a de l’importance ! Faut pas être Einstein pour polymériser de l’amidon : un crétin y arriverait très bien. Il faut être beaucoup plus malin pour polymériser une protéine précise sans erreur.

Information et énergie

Ces deux hydrolyses de GTP n’ont pas de fonction directement « énergétique » dans la polymérisation. Elles jouent en revanche un rôle informationnel :

EF-Tu-GTP permet l’installation de l’aa-ARNt dans le site A, mais empêche la formation de la liaison peptidique (remarquez sur le schéma que l’ARNm est « coudé » et qu’ainsi les 2 aa ne sont pas proches l’un de l’autre). Cela laisse le temps à l’ajustement de l’aa-ARNt ; si l’ajustement est mauvais, il est éjecté. Après l’hydrolyse du GTP en GDP, EF-Tu-GDP change très fortement de conformation et quitte le ribosome : la liaison peptique peut se faire.

L’intérêt est énorme : Cette hydrolyse de GTP introduit de l’irréversibilité dans la séquence « Adéquation codon-anticodon PUIS liaison peptique », et c’est fondamental. Lorsque vous traduisez un texte étranger, vous cherchez d’abord « le bon mot en français » et ENSUITE vous l’inscrivez sur votre feuille. Ici, le système cherche d’abord « le bon mot » (l’aa-ARNt correct) et ENSUITE l’inscrit dans la chaîne (réalise la liaison peptidique).

EF-G-GTP permet de décaler les aa-ARNt des deux sites P et A vers les sites E et P. La grande sous unité se trouve « décalée » par rapport à la petite. Puis hydrolyse de GTP. Puis, EF-G-GDP se décroche et alors la petite sous unité se décale. Le système est maintenant en position pour traiter les codons n+1 et n+2. De la même manière, cette hydrolyse de GTP permet de mettre de l’irréversibilité dans la séquence Clic – Clac : Clic = cisaillement dans un sens (dextre sur le dessin) ; Clac = cisaillement dans l’autre sens (sénestre sur le dessin). Si la séquence se faisait dans l’autre sens, le système passerait du codon n au codon n-1.

L’intérêt est ici aussi énorme : lorsque vous traduisez un texte étranger, vous traduisez généralement « dans l’ordre » et non pas à rebours en commençant par la fin. C’est ce que fait toujours le ribosome : il « lit » et « traduit » toujours le codon n avant le codon n+1 et après le codon n-1.

Les deux hydrolyses de GTP ont donc pour fonction de transférer CORRECTEMENT l’information. Et ça, ça coûte de l’énergie. Après tout, conserver une information, ça contribue à maintenir une entropie basse : ça coûte de l’énergie, le second principe de la thermodynamique est à l’œuvre ici aussi.

 

Protéines G

Ce qui précède vous a certainement fait penser aux protéines G. Et bien EF-Tu et EF-G SONT des protéines G !

Les protéines G que vous avez vues dans les membranes sont trimériques, on les appelle Protéines G Trimériques.

EF-Tu et EF-G ne le sont pas : on les appelle Petites Protéines G.

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