Traitement de l'ARN

Types d'ARN impliqués dans la transformation de l'ARN

Commençons par examiner la définition de l'ARN.

Dans cet article, nous aborderons trois types d'ARN qui interviennent dans la transformation de l'ARN :

• L'ARNmessager (ARNm): produite lors de la transcription, cette molécule contient l'information protéique du gène qui a été codée dans l'ADN et servira de modèle lors de la traduction .

• ARN detransfert (ARNt): décode l'ARNm en protéine pendant la traduction.

• ARNribosomique (ARNr): il constitue lecœur du ribosome, l'organite dans lequel a lieu la synthèse des protéines.

Qu'est-ce que le traitement de l'ARN ?

Letraitement de l'ARN prépare la transcription (le produit de la transcription) pour qu'elle puisse fonctionner dans la traduction ou la synthèse des protéines. En tant que tel, il a lieu après la transcription et avant la traduction.

Lorsqu'il est nouvellement formé et non traité, le terme "pré-" est attaché au nom du transcrit : pré-ARNm, pré-ARNt et pré-ARNr. Après transformation, on dit que la transcription devient "mature", c'est-à-dire qu'elle est prête pour la synthèse des protéines.

Avant de poursuivre, faisons un bref rappel sur la transcription et la traduction.

La transcription : Processus de fabrication de l'ARN à partir de l'ADN

Latranscription est le processus par lequel la séquence d'ADN d'un gène est copiée et inscrite dans l'ARNm. Latranscription comporte trois étapes fondamentales: l'initiation, l'élongation et la terminaison. La transcription peut être résumée comme suit :

1. Initiation: une enzyme appelée ARN polymérase se lie au promoteur, un site sur le brin d'ADN qui signifie le début du gène. Cela entraîne le déroulement de l'ADN.

2. Élongation: L'ARN polymérase se déplace à travers le brin de 3′ → 5'. En parcourant le brin, elle "copie" le brin en ajoutant des paires de bases complémentaires de 5′ → 3′. La thymine (T) dans l'ADN est codée sous forme d'uracile (U) dans l'ARNm.

3. Terminaison: L'ARN rencontre une séquence de terminaison dans le gène qui signale la fin de la transcription. Les liaisons hydrogène qui unissent l'ADN à l'ARNm nouvellement formé se rompent, libérant la molécule d'ARNm.

   • Alors que la transcription procaryote se termine ici, le pré-ARNm eucaryote subit d'autres transformations : coiffage, polyadénylation et épissage, que nous détaillerons plus tard.

Traduction : Processus de fabrication des protéines à partir de l'ARN

Latraduction est le processus qui consiste à "lire" les informations contenues dans l'ARNm et à les convertir en une séquence d'acides aminés. Comme la transcription, la traduction se déroule en trois étapes: l'initiation, l'élongation et la terminaison.

1. Initiation: la petite sous-unité ribosomique se lie à la molécule d'ARNt initiateur chargée (ARNti) et, ensemble, elles traversent le brin d'ARNm jusqu'au codon de départ "AUG". L'anticodon de l'ARNt se lie au codon de départ par appariement des bases.

2. Élongation: le ribosome continue de traduire les codons et d'ajouter des acides aminés à la chaîne d'acides aminés qui se développe .

3. Terminaison: la traduction se termine lorsque le codonnon-sens ou le codon stop (UAA, UAG ou UGA) est rencontré .Facteurs de libération demande l'hydrolyse de l'ARNt et de la chaîne polypeptidique, libérant ainsi la protéine nouvellement formée.

Étapes du traitement de l'ARN

Dans la section suivante, nous aborderons la transformation de l'ARNm qui a lieu dans les cellules eucaryotes. Nous aborderons également la transformation de l'ARNt et de l'ARNr qui a lieu dans les cellules procaryotes et eucaryotes.

Traitement de l'ARN messager (ARNm) chez les eucaryotes

Dans les cellules eucaryotes, les pré-ARNm nouvellement transcrits doivent subir d'autres transformations avant de pouvoir passer du noyau au cytoplasme et d'être traduits en protéine. Ces étapes supplémentaires donnent à l'ARNm eucaryote une demi-vie plus longue que celle de l'ARNm procaryote.

Les pré-ARNm subissent trois étapes supplémentaires avant la traduction: L'encapsulation en 5', la polyadénylation et l'épissage du pré-ARNm. Passons en revue chacune de ces étapes.

L'encapsulation 5' dans le traitement de l'ARN messager : description et diagramme

Pendant la synthèse du pré-ARNm, l'extrémité 5' de la transcription du pré-ARNm est recouverte d'un groupe fonctionnel, la 7-méthylguanosine, par l'intermédiaire d'une liaison triphosphate. Le groupe fonctionnel le stabilise , l'empêchant de se décomposer pendant qu'il est traité et transporté hors du noyau. De plus, les facteurs impliqués dans la synthèse des protéines peuvent détecter la coiffe et aider à initier la traduction.

Le processus de capsulation 5' est simplifié dans le diagramme ci-dessous (Fig. 1).

La polyadénylation dans le traitement de l'ARN messager : description et schéma

Après l'étape d'élongation de la transcription, une enzyme appelée endonucléase crée une rupture entre une séquence AAUAAA et une séquence riche en GU dans le pré-ARNm. Cela laisse la séquence AAUAAA sur le pré-ARNm.

Ensuite, une queue poly -A(une chaîne d'environ 200 résidus d'adénine) s'attache au pré-ARNm. La queue poly-A apportera une protection supplémentaire et signalera la nécessité de transporter le pré-ARNm dans le cytoplasme.

Le processus de polyadénylation est simplifié dans le schéma ci-dessous (Fig. 2).

L'épissage dans le traitement de l'ARN messager : description et schéma

L'épissage est le processus qui consiste à retirer les introns du pré-ARNm, puis à joindre les exons. Cette opération est réalisée par un complexe d'environ 200 protéines et molécules d'ARN appelé spliceosomes.

Lesintrons sont des séquences intermédiaires, tandis que les exons sont des séquences codant pour des protéines ; les deux se trouvent dans les gènes eucaryotes. L'épissage se produit alors que le pré-ARNm se trouve encore dans le noyau.

Les introns de l'ARNm ne codent pas pour des protéines fonctionnelles ; il est donc important qu'ils soient retirés du pré-ARNm avant la synthèse des protéines afin que les exons soient joints correctement pour le codage des acides aminés.

Note que les introns peuvent avoir plus de 70 bases de long et que chacun d'entre eux doit subir un épissage pour générer une molécule d'ARNm qui puisse être correctement traduite. S'il y a une erreur dans le processus d'épissage (même d'un seul nucléotide), les exons rejoints se déplaceraient et seraient lus de manière incorrecte. Par conséquent, la protéine à coder serait dysfonctionnelle.

Le processus d'épissage du pré-ARNm est simplifié dans le schéma ci-dessous (Fig. 3).

Traitement de l'ARN de transport (ARNt) et de l'ARN ribosomal (ARNr)

En plus des ARNm eucaryotes, les ARNt et les ARNr que l'on trouve à la fois chez les eucaryotes et les procaryotes subissent également une transformation avant de participer à la synthèse des protéines.

• Le pré-ARNt est transcrit et traité dans le noyau avant de passer dans le cytoplasme où il est attaché à des acides aminés libres pour la traduction.

• Le pré-ARNr est transcrit, traité et combiné pour former les ribosomes dans le nucléole.

La plupart des ARNt et ARNr procaryotes et eucaryotes sont transcrits sous la forme d'une longue molécule précurseur composée de plusieurs ARNt ou ARNr. Des enzymes découpent ce précurseur en sous-unités d'ARNt ou d'ARNr. Certains pré-ARNr sont liés à un groupe fonctionnel méthyle pour les stabiliser. En outre, comme pour les ARNm, les préARNt et les préARNr eucaryotes subissent un épissage.

Les ARNr matures représentent près de la moitié de chaque ribosome. Certaines molécules d'ARN dans un ribosome sont uniquement structurelles, tandis que d'autres ont une activité catalytique ou de liaison. Grâce à la liaison hydrogène intramoléculaire, les ARNt matures développent une structure tridimensionnelle avec le site de liaison de l'acide aminé à une extrémité et l'anticodon à l'autre. L'anticodon est un codon de l'ARNt qui est complémentaire d'un codon de l'ARNm.

Il est important de noter que si ces molécules participent à la traduction, elles ne sont pas elles-mêmes traduites.