Interpréter l'info génétique : ARN et protéines

Interpréter l'information génétique : ARN et protéines

• Le décodage biologique de l'information génétique se fait grâce à des intermédiaires moléculaires (ARNs) synthétisés à partir de l'ADN.
• Ces ARNs comprennent l'ARN messager (ARNm), l'ARN ribosomique (ARNr) et l'ARN de transfert (ARNt).
• La transcription est le processus de passage de l'ADN à l'ARN.

Transcription chez les eucaryotes

• Chez les organismes eucaryotes, différentes ARN polymérases assurent la transcription des ARNm, ARNr et ARNt.
• Un brin d'ADN spécifique sert de matrice pour la transcription.
• Le brin codant et le brin matrice sont complémentaires.
• La transcription commence au site d'initiation et se termine au site de terminaison.
• L'ARN nouvellement synthétisé est une copie conforme du brin codant.

Processus de la transcription

• Ajout successif de ribonucléotides complémentaires aux nucléotides de la matrice ADN.
• Formation des liens phosphodiesters 3'-5' grâce à l'ARN polymérase.
• Détachement de la molécule d'ARN de la matrice d'ADN.
• Reformation de la double hélice d’ADN.

Régulation de la transcription

• La séquence qui régule le début de la transcription est précédée de la séquence codante et la séquence de terminaison suit la séquence codante.
• Les protéines (facteurs de transcription) se fixent aux séquences régulatrices d'ADN pour initier la transcription, ou l'arrêter.
• Différents éléments de réponse sont présents pour régler la transcription. Chaque gène contient un endroit où certains facteurs de transcription se lieront pour activer la transcription.

Gènes de structure

• La plupart des gènes de structure codent pour les protéines.
• Ils sont composés de régions codantes (exons) et de régions non codantes (introns).
• Après la transcription, les introns sont enlevés, et les exons sont recombinés pour former l'ARNm final, processus nommé épissage.

Maturation de l'ARNm

• Ajout d'une coiffe à l'extrémité 5' pour stabiliser et transporter l'ARNm.
• Ajout d'une queue poly(A) à l'extrémité 3' pour faciliter la stabilité.
• Epissage pour retirer les introns et relier les exons.

Longueur moyenne des exons et introns

• La longueur moyenne d'un exon est de 150 à 200 bases, tandis que la longueur moyenne d'un intron varie de 40 à plus de 10 000 nucléotides.
• Certains gènes de structure n'ont pas d'introns.

Taille d'un gène

• La taille d'un gène peut varier de quelques milliers de paires de bases (pb) jusqu'à plus de 2 mégabases (Mb) chez l'homme.
• La taille de la région codante (exons seuls) est comprise entre 0,5 et 15 kb.

ARN de transfert (ARNt)

• L'ARNt est une molécule d'ARN avec une forme de L pliée.
• Le rôle du ARNt est d'apparier avec le codon de l'ARNm.
• Il porte un acide aminé spécifique.
• L'ARNt aide à assembler les acides aminés dans l'ordre spécifié par l'ARNm.

Ribosomes

• Les ribosomes sont le site responsable de la synthèse des protéines.
• Chaque ribosome est composé de deux sous-unités (grande et petite).
• Les ribosomes lient les ARNt chargés à l'ARNm en utilisant les codons pour déterminer l'ordre des acides aminés.

Initiation de la traduction

• L'initiation de la traduction commence par la fixation d'un ARNt initiateur sur la petite sous-unité du ribosome.
• Le complexe se fixe à l'ARNm à l'emplacement du codon d'initiation.

Élongation de la traduction

• Le ribosome se déplace le long de l'ARNm de l'extrémité 5' vers l'extrémité 3' au rythme approximatif de 15 acides aminés par seconde.
• L'étape d'élongation implique la liaison peptidique entre les acides aminés suivant l'ordre de l'ARNm.

Terminaison de la traduction

• La traduction s'arrête quand un codon stop est rencontré.
• Une protéine de terminaison se fixe au ribosome et la chaîne polypeptidique est libérée.

Modifications post-traductionnelles

• Les protéines subissent souvent des modifications après leur traduction.
• Elles peuvent inclure l'élimination d'un acide aminé, l'ajout de groupements chimiques, ou le découpage en plusieurs parties.

Régulation de la traduction

• Les protéines régulatrices peuvent se lier à certains endroits de l'ARNm pour activer ou réprimer la traduction.

Transport et adressage des protéines

• Le transport et l'adressage spécifiques des protéines sont rendus possibles par la présence de séquences signal dans la structure des protéines.
• Ces séquences signal aident à cibler les protéines dans leur emplacement final dans la cellule.
• Plusieurs voies de transport, dont des passages à travers des membranes, et des modifications via un système vésiculaire, existent dans la cellule.