RÉSUMÉ DU CHAPITRE
15.1 Le code génétique
Le code génétique fait référence à l’alphabet de l’ADN (A, T, C, G), à l’alphabet de l’ARN (A, U, C, G) et à l’alphabet des polypeptides (20 acides aminés). Le dogme central décrit le flux d’informations génétiques dans la cellule, des gènes à l’ARNm et aux protéines. Les gènes sont utilisés pour produire de l’ARNm par le processus de transcription ; l’ARNm est utilisé pour synthétiser des protéines par le processus de traduction. Le code génétique est dégénéré, car les 64 codons triplets de l’ARNm ne spécifient que 20 acides aminés et trois codons non-sens. La plupart des acides aminés ont plusieurs codons similaires. Presque toutes les espèces de la planète utilisent le même code génétique.
15.2 Transcription des procaryotes
Chez les procaryotes, la synthèse de l’ARNm est initiée par une séquence promotrice sur la matrice d’ADN comprenant deux séquences consensus qui recrutent l’ARN polymérase. La polymérase procaryote se compose d’une enzyme centrale de quatre sous-unités protéiques et d’une protéine σ (ou facteur sigma) qui ne participe qu’à l’initiation. L’élongation synthétise l’ARNm dans le sens 5′ vers 3′ à une vitesse de 40 nucléotides par seconde. La terminaison libère l’ARNm et se produit soit par interaction avec la protéine rho, soit par formation d’une épingle à cheveux de l’ARNm.
15.3 Transcription eucaryote
Chez les eucaryotes, la transcription fait intervenir l’un des trois types de polymérases, en fonction du gène transcrit. L’ARN polymérase II transcrit tous les gènes codant pour les protéines, tandis que l’ARN polymérase I transcrit les gènes d’ARNr dupliqués en tandem et que l’ARN polymérase III transcrit divers petits ARN, comme les gènes de l’ARNr 5S, de l’ARNt et des petits ARN nucléaires. L’initiation de la transcription chez les eucaryotes implique la liaison de plusieurs facteurs de transcription généraux à des séquences promotrices complexes qui sont généralement situées en amont du gène à transcrire. L’ARNm est synthétisé dans le sens 5′ à 3′, et le complexe FACT déplace et réassemble les nucléosomes au passage de la polymérase. Alors que les ARN polymérases I et III terminent la transcription par des méthodes dépendant de protéines ou d’épingles à cheveux, l’ARN polymérase II transcrit pour 1 000 nucléotides ou plus au-delà de la matrice du gène et clive l’excès au cours de la maturation du pré-ARNm.
15.4 Maturation de l’ARN chez les eucaryotes
Les pré-ARNm eucaryotes sont modifiés par une coiffe de méthylguanosine en 5′ et une queue poly-A. Ces structures protègent l’ARNm mature de la dégradation et contribuent à son exportation hors du noyau. Les pré-ARNm subissent également un épissage, au cours duquel les introns sont supprimés et les exons sont reconnectés avec une précision d’un seul nucléotide. Seuls les ARNm terminés qui ont subi la coiffe 5′, la polyadénylation 3′ et l’épissage des introns sont exportés du noyau vers le cytoplasme. Les pré-ARNr et les pré-ARNt peuvent être traités par clivage intramoléculaire, épissage, méthylation et conversion chimique des nucléotides. Dans de rares cas, l’édition de l’ARN est également réalisée pour insérer les bases manquantes après la synthèse d’un ARNm.
15.5 Ribosomes et synthèse des protéines
Les acteurs de la traduction sont l’ARNm, les ribosomes, les ARNt et divers facteurs enzymatiques. La petite sous-unité ribosomique se lie à la matrice de l’ARNm soit au niveau de la séquence Shine-Dalgarno (procaryotes), soit au niveau de la coiffe 5′ (eucaryotes). La traduction commence à l’AUG d’initiation de la traduction sur l’ARNm, spécifiant la méthionine. La formation de liaisons peptidiques a lieu entre les acides aminés séquentiels correspondant à la matrice de l’ARNm par leurs ARNt selon le code génétique. Les ARNt chargés entrent dans le site A du ribosome et leur acide aminé se lie à l’acide aminé du site P. L’ensemble de l’ARNm est traduit par des « saults » de trois nucléotides du ribosome. Lorsqu’un codon non-sens est rencontré, un facteur de terminaison lie et dissocie les composants et libère la nouvelle protéine. Les modifications post-traductionnelles comme la modification chimique de la protéine ont lieu pendant et après la traduction.
