Synthèse des protéines

Quelles sont les étapes de transcription de la synthèse des protéines ?

La transcription est la première étape de la synthèse des protéines, et elle se produit à l'intérieur du noyau, où notre ADN est stocké. Elle décrit l'étape au cours de laquelle nous fabriquons l'ARN pré-messager (ARN pré-messager), qui est un court brin unique d'ARN complémentaire d'un gène présent sur notre ADN. Le terme "complémentaire" décrit le brin comme ayant une séquence opposée à celle de l'ADN (par exemple, si la séquence de l'ADN est ATTGAC, la séquence complémentaire de l'ARN serait UAACUG).

Le pré-ARNm s'applique aux cellules eucaryotes, car celles-ci contiennent à la fois des introns (régions non codantes de l'ADN) et des exons (régions codantes). Les cellules procaryotes fabriquent directement l'ARNm, car elles ne contiennent pas d'introns.

Mais pourquoi avons-nous besoin de fabriquer un autre polynucléotide alors que nous avons déjà de l'ADN ? Tout simplement parce que l'ADN est une molécule beaucoup trop grosse ! Les pores nucléaires contrôlent ce qui entre et sort du noyau, et l'ADN est trop grand pour passer à travers et atteindre les ribosomes, qui sont l'endroit suivant pour la synthèse des protéines. C'est pourquoi l'ARNm est fabriqué à la place, car il est assez petit pour sortir dans le cytoplasme.

Lis et comprends d'abord ces points importants avant de lire les étapes de la transcription. Ce sera plus facile à comprendre.

• Le brin sens, également appelé brin codant, est le brin d'ADN qui contient le code de la protéine. Il s'étend de 5' à 3'.
• Le brin antisens, également appelé brin matrice, est le brin d'ADN qui ne contient pas le code de la protéine et qui est simplement complémentaire du brin sens. Il va de 3 à 5.

• L'ADN contenant ton gène se déroule, c'est-à-dire que les liaisons hydrogène entre les brins d'ADN sont rompues. Ce processus est catalysé par l'ADN hélicase.
• Les nucléotides d'ARN libres dans le noyau s'apparient avec leurs nucléotides complémentaires sur le brin matrice, catalysés par l'ARN polymérase. Cette enzyme forme des liaisons phosphodiester entre les nucléotides adjacents (cette liaison se forme entre le groupe phosphate d'un nucléotide et le groupe OH du carbone 3 d'un autre nucléotide). Cela signifie que le brin de pré-ARNm synthétisé contient la même séquence que le brin sens.
• Le pré-ARNm se détache lorsque l'ARN polymérase atteint un codon d'arrêt .

Fig. 1 - Un aperçu détaillé de la transcription de l'ARN

Enzymes impliquées dans la transcription

L'hélicase de l'ADN est l'enzyme responsable de l'étape initiale de déroulement et de décompression. Cette enzyme catalyse la rupture des liaisons hydrogène entre les paires de bases complémentaires et permet au brin modèle d'être exposé à l'enzyme suivante, l'ARN polymérase.

L'ARN polymérase se déplace le long du brin et catalyse la formation de liaisons phosphodiester entre les nucléotides adjacents de l'ARN. L'adénine s'apparie à l'uracile, tandis que la cytosine s'apparie à la guanine.

Qu'est-ce que l'épissage de l'ARNm ?

Les cellules eucaryotes contiennent des introns et des exons. L'épissage de l'ARNm décrit le processus d'élimination des introns, afin d'obtenir un brin d'ARNm ne contenant que des exons. Des enzymes spécialisées appelées spliceosomes catalysent ce processus.

Fig. 2 - Épissage de l'ARNm

Une fois l'épissage terminé, l'ARNm peut se diffuser hors du pore nucléaire et se diriger vers le ribosome pour être traduit.

Quelles sont les étapes de la traduction dans la synthèse des protéines ?

Les ribosomes sont des organites responsables de la traduction de l'ARNm, un terme qui décrit la "lecture" du code génétique. Ces organites, composés d'ARN ribosomique et de protéines, maintiennent l'ARNm en place tout au long de cette étape. La "lecture" de l'ARNm commence lorsque le codon de départ, AUG, est détecté.

Tout d'abord, nous devons connaître l'ARN de transfert (ARNt). Ces polynucléotides en forme de trèfle contiennent deux caractéristiques importantes :

• Un anticodon, qui se liera à son codon complémentaire sur l'ARNm.
• Un site de fixation pour un acide aminé.

Les ribosomes peuvent abriter au maximum deux molécules d'ARNt à la fois. Les ARNt sont les véhicules qui apportent les bons acides aminés aux ribosomes.

Voici les étapes de la traduction :

• L'ARNm se lie à la petite sous-unité d'un ribosome au niveau du codon de départ, AUG.
• Un ARNt avec un anticodon complémentaire, UAC, se lie au codon de l'ARNm, transportant avec lui l'acide aminé correspondant, la méthionine.
• Un autre ARNt avec un anticodon complémentaire pour le codon suivant de l'ARNm se lie. Cela permet aux deux acides aminés de se rapprocher.
• L'enzyme, la peptidyl transférase, catalyse la formation d'une liaison peptidique entre ces deux acides aminés. Cela utilise de l'ATP.
• Le ribosome se déplace le long de l'ARNm et libère le premier ARNt lié.
• Ce processus se répète jusqu'à ce qu'un codon d'arrêt soit atteint. À ce moment-là, le polypeptide est terminé.

Fig. 3 - Traduction de l'ARNm par les ribosomes

La traduction est un processus très rapide car jusqu'à 50 ribosomes peuvent se lier derrière le premier afin que le même polypeptide soit fabriqué simultanément.

Enzymes impliquées dans la traduction

La traduction fait intervenir une enzyme principale, la peptidyl transférase, qui est un composant du ribosome lui-même. Cette enzyme importante utilise l'ATP pour former une liaison peptidique entre des acides aminés adjacents. Cela permet de former la chaîne polypeptidique.

Que se passe-t-il après la traduction ?

Tu as maintenant une chaîne polypeptidique complète. Mais nous n'avons pas encore terminé. Bien que ces chaînes puissent être fonctionnelles par elles-mêmes, la majorité d'entre elles subissent d'autres étapes pour devenir des protéines fonctionnelles. Il s'agit notamment du repliement des polypeptides en structures secondaires et tertiaires et des modifications du corps de Golgi.