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22.3 : Structure et fonction de l'ARN - Biologie

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compétences à développer

  • Décrire la structure biochimique des ribonucléotides
  • Décrire les similitudes et les différences entre l'ARN et l'ADN
  • Décrire les fonctions des trois principaux types d'ARN utilisés dans la synthèse des protéines
  • Expliquer comment l'ARN peut servir d'information héréditaire

Structurellement parlant, l'acide ribonucléique (ARN) est assez similaire à l'ADN. Cependant, alors que les molécules d'ADN sont généralement longues et double brin, les molécules d'ARN sont beaucoup plus courtes et sont généralement simple brin. Les molécules d'ARN remplissent divers rôles dans la cellule mais sont principalement impliquées dans le processus de synthèse des protéines (traduction) et leur régulation.

Structure de l'ARN

L'ARN est généralement simple brin et est constitué de ribonucléotides liés par des liaisons phosphodiester. Un ribonucléotide dans la chaîne d'ARN contient du ribose (le sucre pentose), l'une des quatre bases azotées (A, U, G et C) et un groupe phosphate. La subtile différence structurelle entre les sucres confère à l'ADN une stabilité accrue, rendant l'ADN plus adapté au stockage de l'information génétique, tandis que la relative instabilité de l'ARN le rend plus adapté à ses fonctions à plus court terme.

Figure (PageIndex{1}) : (a) Les ribonucléotides contiennent le sucre pentose ribose au lieu du désoxyribose trouvé dans les désoxyribonucléotides. (b) L'ARN contient l'uracile pyrimidine à la place de la thymine présente dans l'ADN.

L'uracile pyrimidine spécifique de l'ARN forme une paire de bases complémentaire avec l'adénine et est utilisé à la place de la thymine utilisée dans l'ADN. Même si l'ARN est simple brin, la plupart des types de molécules d'ARN présentent un appariement de bases intramoléculaire étendu entre des séquences complémentaires au sein du brin d'ARN, créant une structure tridimensionnelle prévisible essentielle à leur fonction (Figure (PageIndex{1}) et Figure (IndexPage{2})).

Figure (PageIndex{2}) : (a) L'ADN est généralement double brin, tandis que l'ARN est généralement simple brin. (b) Bien qu'il soit simple brin, l'ARN peut se replier sur lui-même, les replis étant stabilisés par de courtes zones d'appariement de bases complémentaires au sein de la molécule, formant une structure tridimensionnelle.

Exercice (PageIndex{1})

En quoi la structure de l'ARN diffère-t-elle de la structure de l'ADN ?

Fonctions de l'ARN dans la synthèse des protéines

Les cellules accèdent aux informations stockées dans l'ADN en créant de l'ARN pour diriger la synthèse des protéines à travers le processus de traduction. Les protéines au sein d'une cellule ont de nombreuses fonctions, notamment la construction de structures cellulaires et le rôle de catalyseurs enzymatiques pour les réactions chimiques cellulaires qui confèrent aux cellules leurs caractéristiques spécifiques. Les trois principaux types d'ARN directement impliqués dans la synthèse des protéines sont l'ARN messager (ARNm), l'ARN ribosomique (ARNr) et l'ARN de transfert (ARNt).

En 1961, les scientifiques français François Jacob et Jacques Monod ont émis l'hypothèse de l'existence d'un intermédiaire entre l'ADN et ses produits protéiques, qu'ils ont appelé ARN messager.1 Des preuves à l'appui de leur hypothèse ont été recueillies peu de temps après, montrant que les informations de l'ADN sont transmises au ribosome pour la synthèse des protéines à l'aide de l'ARNm. Si l'ADN sert de bibliothèque complète d'informations cellulaires, l'ARNm sert de photocopie d'informations spécifiques nécessaires à un moment donné qui sert d'instructions pour fabriquer une protéine.

L'ARNm porte le message de l'ADN, qui contrôle toutes les activités cellulaires dans une cellule. Si une cellule nécessite la synthèse d'une certaine protéine, le gène de ce produit est « activé » et l'ARNm est synthétisé par le processus de transcription (voir Transcription d'ARN). L'ARNm interagit ensuite avec les ribosomes et d'autres machines cellulaires (Figure (PageIndex{3})) pour diriger la synthèse de la protéine qu'il code pendant le processus de traduction (voir Synthèse des protéines). L'ARNm est relativement instable et de courte durée dans la cellule, en particulier dans les cellules procaryotes, garantissant que les protéines ne sont fabriquées qu'en cas de besoin.

Figure (PageIndex{3}) : Une illustration généralisée de la façon dont l'ARNm et l'ARNt sont utilisés dans la synthèse des protéines au sein d'une cellule.

L'ARNr et l'ARNt sont des types stables d'ARN. Chez les procaryotes et les eucaryotes, l'ARNt et l'ARNr sont codés dans l'ADN, puis copiés dans de longues molécules d'ARN qui sont coupées pour libérer des fragments plus petits contenant les espèces d'ARN matures individuelles. Chez les eucaryotes, la synthèse, la coupe et l'assemblage de l'ARNr en ribosomes ont lieu dans la région du nucléole du noyau, mais ces activités se produisent dans le cytoplasme des procaryotes. Aucun de ces types d'ARN ne porte d'instructions pour diriger la synthèse d'un polypeptide, mais ils jouent d'autres rôles importants dans la synthèse des protéines.

Les ribosomes sont composés d'ARNr et de protéines. Comme son nom l'indique, l'ARNr est un constituant majeur des ribosomes, composant jusqu'à environ 60% du ribosome en masse et fournissant l'emplacement où l'ARNm se lie. L'ARNr assure le bon alignement de l'ARNm, de l'ARNt et des ribosomes ; l'ARNr du ribosome possède également une activité enzymatique (peptidyl transférase) et catalyse la formation des liaisons peptidiques entre deux acides aminés alignés lors de la synthèse protéique. Bien que l'ARNr ait longtemps été considéré comme jouant principalement un rôle structurel, son rôle catalytique au sein du ribosome a été prouvé en 2000.2 Les scientifiques des laboratoires de Thomas Steitz (1940-) et Peter Moore (1939-) à l'Université de Yale ont pu cristalliser la structure du ribosome à partir de Haloarcula marismortui, un archéon halophile isolé de la mer Morte. En raison de l'importance de ce travail, Steitz a partagé le prix Nobel de chimie 2009 avec d'autres scientifiques qui ont apporté des contributions significatives à la compréhension de la structure des ribosomes.

L'ARN de transfert est le troisième type principal d'ARN et l'un des plus petits, généralement de 70 à 90 nucléotides. Il transporte le bon acide aminé vers le site de synthèse des protéines dans le ribosome. C'est l'appariement des bases entre l'ARNt et l'ARNm qui permet d'insérer le bon acide aminé dans la chaîne polypeptidique en cours de synthèse (Figure (PageIndex{4})). Toute mutation de l'ARNt ou de l'ARNr peut entraîner des problèmes globaux pour la cellule car les deux sont nécessaires à une synthèse protéique appropriée (tableau (PageIndex{1})).

Figure (PageIndex{4}) : Une molécule d'ARNt est une molécule simple brin qui présente un appariement de bases intracellulaire important, lui conférant sa forme tridimensionnelle caractéristique.

Tableau (PageIndex{1}) : Structure et fonction de l'ARN
ARNmARNrARNt
StructureARN court, instable, simple brin correspondant à un gène codé dans l'ADNMolécules d'ARN plus longues et stables composant 60% de la masse du ribosomeARN court (70-90 nucléotides), stable avec appariement de bases intramoléculaire étendu; contient un site de liaison aux acides aminés et un site de liaison à l'ARNm
FonctionSert d'intermédiaire entre l'ADN et la protéine ; utilisé par le ribosome pour diriger la synthèse de la protéine qu'il codeAssure le bon alignement de l'ARNm, de l'ARNt et du ribosome pendant la synthèse des protéines ; catalyse la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminésTransporte le bon acide aminé vers le site de synthèse des protéines dans le ribosome

Exercice (PageIndex{1})

Quelles sont les fonctions des trois principaux types de molécules d'ARN impliquées dans la synthèse des protéines ?

L'ARN comme information héréditaire

Bien que l'ARN ne serve pas d'information héréditaire dans la plupart des cellules, l'ARN remplit cette fonction pour de nombreux virus qui ne contiennent pas d'ADN. Ainsi, l'ARN a clairement la capacité supplémentaire de servir d'information génétique. Bien que l'ARN soit généralement simple brin dans les cellules, il existe une diversité significative dans les virus. Les rhinovirus, qui causent le rhume; virus de la grippe; et le virus Ebola sont des virus à ARN simple brin. Les rotavirus, qui provoquent une gastro-entérite grave chez les enfants et d'autres personnes immunodéprimées, sont des exemples de virus à ARN double brin. Parce que l'ARN double brin est rare dans les cellules eucaryotes, sa présence sert d'indicateur d'infection virale. Les implications pour un virus ayant un génome d'ARN au lieu d'un génome d'ADN sont discutées plus en détail dans Virus.

Concepts clés et résumé

  • Acide ribonucléique (ARN) est généralement simple brin et contient du ribose comme sucre pentose et de l'uracile pyrimidine au lieu de la thymine. Un brin d'ARN peut subir un appariement de bases intramoléculaire important pour adopter une structure tridimensionnelle.
  • Il existe trois principaux types d'ARN, tous impliqués dans la synthèse des protéines.
  • ARN messager (ARNm) sert d'intermédiaire entre l'ADN et la synthèse de produits protéiques lors de la traduction.
  • ARN ribosomique (ARNr) est un type d'ARN stable qui est un constituant majeur des ribosomes. Il assure le bon alignement de l'ARNm et des ribosomes lors de la synthèse des protéines et catalyse la formation des liaisons peptidiques entre deux acides aminés alignés lors de la synthèse des protéines.
  • Transfert d'ARN (ARNt) est un petit type d'ARN stable qui transporte un acide aminé vers le site correspondant de synthèse protéique dans le ribosome. C'est l'appariement des bases entre l'ARNt et l'ARNm qui permet d'insérer le bon acide aminé dans la chaîne polypeptidique en cours de synthèse.
  • Bien que l'ARN ne soit pas utilisé pour l'information génétique à long terme dans les cellules, de nombreux virus utilisent l'ARN comme matériel génétique.

Choix multiple

Lequel des types d'ARN suivants code pour une protéine ?

A. ARNdb
B. ARNm
C. ARNr
D. ARNt

B

Un acide nucléique est purifié à partir d'un mélange. Les molécules sont relativement petites, contiennent de l'uracile et la plupart sont liées de manière covalente à un acide aminé. Lequel des éléments suivants a été purifié ?

A. ADN
B. ARNt

Lequel des types d'ARN suivants est connu pour ses capacités catalytiques ?

A. ARNt

C

Les ribosomes sont composés d'ARNr et de quel autre composant ?

  1. protéine
  2. polypeptides
  3. ADN
  4. ARNm

Lequel des éléments suivants peut utiliser l'ARN comme génome ?

  1. une bactérie
  2. un archéon
  3. un virus
  4. un eucaryote

C

Correspondant à

Associez la bonne molécule à sa description :

___ARNt___ARNr___ARNmA. est un composant majeur du ribosomeB. est une copie de l'information contenue dans un geneC. porte un acide aminé au ribosome

TAXI

Vrai faux

Les ribosomes sont principalement composés d'ARN.

Vrai

L'ARN double brin se trouve couramment à l'intérieur des cellules.

Faux

Réponse courte

Quelles sont les différences entre les nucléotides d'ADN et les nucléotides d'ARN ?

Comment les informations stockées dans la séquence de base de l'ADN sont-elles utilisées pour déterminer les propriétés d'une cellule ?

Comment les paires de bases complémentaires contribuent-elles à l'appariement de bases intramoléculaires au sein d'une molécule d'ARN ?

Si un ARN antisens a la séquence 5'AUUCGAAUGC3', quelle est la séquence de l'ARNm auquel il va se lier ? Assurez-vous d'étiqueter les extrémités 5ʹ et 3ʹ de la molécule que vous dessinez.

Pourquoi l'ARN double brin (ARNdb) stimule-t-il l'interférence ARN ?

Esprit critique

Identifiez l'emplacement de l'ARNm, de l'ARNr et de l'ARNt dans la figure.

Pourquoi est-il logique que les molécules d'ARNt et d'ARNr soient plus stables que les molécules d'ARNm ?

Notes de bas de page

  1. 1 R. Riche. "L'ère de l'éveil de l'ARN: biologie structurale de l'ARN dans les premières années." Revues trimestrielles de biophysique 42 non. 2 (2009) : 117-137.
  2. 2 P. Nissen et al. "La base structurelle de l'activité des ribosomes dans la synthèse de liaison peptidique." Science 289 n° 5481 (2000) : 920-930.

Donateur

  • Nina Parker, (Université Shenandoah), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) et Brian M. Forster (Université Saint Joseph) avec de nombreux auteurs contributeurs. Contenu original via Openstax (CC BY 4.0 ; accès gratuit sur https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Des structures d'ARN G-quadruplex existent et fonctionnent in vivo dans les plantes

Fond: Les séquences riches en guanine sont capables de former des structures d'ARN complexes appelées ARN G-quadruplexes in vitro. En raison de leur grande stabilité, il est proposé que les ARN G-quadruplexes existent in vivo et soient associés à une importance biologique importante. Cependant, il existe un manque de preuves directes de la formation d'ARN G-quadruplex dans les cellules eucaryotes vivantes. Par conséquent, il n'est pas clair si des fonctions supposées sont associées au contenu de la séquence spécifique ou à la formation d'une structure ARN G-quadruplex.

Résultats: En utilisant rG4-seq, nous profilons le paysage de ces régions riches en guanine avec le potentiel de repliement in vitro dans le transcriptome d'Arabidopsis. Nous trouvons un enrichissement global des ARN G-quadruplexes avec deux G-quartets où le potentiel de repliement est fortement influencé par les structures secondaires de l'ARN. En utilisant le profilage de la structure chimique de l'ARN in vitro et in vivo, nous déterminons que des centaines de structures d'ARN G-quadruplex sont fortement repliées à la fois chez Arabidopsis et le riz, fournissant une preuve directe de la formation d'ARN G-quadruplex dans des cellules eucaryotes vivantes. Des analyses génétiques et biochimiques ultérieures montrent que le repliement de l'ARN G-quadruplex est capable de réguler la traduction et de moduler la croissance des plantes.

Conclusion : Notre étude révèle l'existence d'ARN G-quadruplex in vivo et indique que les structures d'ARN G-quadruplex agissent comme d'importants régulateurs du développement et de la croissance des plantes.

Mots clés: Régulation des gènes Développement de la plante ARN Structure G-quadruplex Acylation sélective 2′-hydroxyle avec extension d'amorce à base d'ions lithium (SHALiPE) rG4-seq.

Déclaration de conflit d'intérêts

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Les figures

rG4-seq révèle le paysage mondial…

rG4-seq révèle le paysage mondial des régions riches en G avec le potentiel de plier…

SHALiPE-Seq détermine les états de pliage de…

SHALiPE-Seq détermine les états de repliement des régions riches en G de manière robuste . une Schéma de SHALiPE-Seq…

SHALiPE-Seq in vivo révèle des centaines…

SHALiPE-Seq in vivo révèle des centaines de RG4 pliés dans Arabidopsis. une Schéma de…

SHALiPE-Seq in vivo révèle des centaines…

SHALiPE-Seq in vivo révèle des centaines de RG4 repliés dans le riz. une Schéma de…

RG4 régule la croissance des plantes et…

RG4 régule la croissance et la translation des plantes. une Tracé de violon de l'efficacité de la traduction (TE)…


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Ces auteurs ont contribué à parts égales : Dhaval Varshney, Jochen Spiegel, Katherine Zyner.

Affiliations

Cancer Research UK Cambridge Institute, Centre Li Ka Shing, Cambridge, Royaume-Uni

Dhaval Varshney, Jochen Spiegel, Katherine Zyner, David Tannahill et Shankar Balasubramanian

Département de chimie, Université de Cambridge, Cambridge, Royaume-Uni

École de médecine clinique, Université de Cambridge, Cambridge, Royaume-Uni

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Contributions

Les auteurs ont contribué de manière égale à tous les aspects de l'article.

Auteur correspondant


Informations sur l'auteur

Affiliations

Département de biologie, Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, Chapel Hill, Caroline du Nord, États-Unis

Christine Roden et Amy S. Gladfelter

The Lineberger Comprehensive Cancer Center, Université de Caroline du Nord, Chapel Hill, Caroline du Nord, États-Unis

Christine Roden et Amy S. Gladfelter

Whitman Center, Laboratoire de biologie marine, Woods Hole, MA, États-Unis

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Contributions

Les auteurs ont contribué de manière égale à tous les aspects de l'article.

Auteur correspondant


Structure et fonction de l'ARNt

Les ARN de transfert sont codés par un certain nombre de gènes et sont généralement de courtes molécules, d'une longueur comprise entre 70 et 90 nucléotides (5 nm). Les deux parties les plus importantes d'un ARNt sont son anticodon et le groupe hydroxyle 3' terminal, qui peut former une liaison ester avec un acide aminé. Cependant, il existe d'autres aspects de la structure d'un ARNt tels que le bras D et le bras T, qui contribuent à son haut niveau de spécificité et d'efficacité. Seul 1 acide aminé sur 10 000 est incorrectement attaché à un ARNt, ce qui est un nombre remarquable compte tenu des similitudes chimiques entre de nombreux acides aminés.

Les ARN de transfert ont un squelette sucre-phosphate comme tous les autres acides nucléiques cellulaires et l'orientation du sucre ribose donne lieu à une directionnalité dans la molécule. Une extrémité de l'ARN a un groupe phosphate réactif attaché au cinquième atome de carbone du ribose tandis que l'autre extrémité a un groupe hydroxyle libre sur le troisième atome de carbone. Cela donne lieu aux extrémités 5' et 3' de l'ARN puisque tous les autres groupes phosphate et hydroxyle sont impliqués dans les liaisons phosphodiester au sein de l'acide nucléique.

Les trois dernières bases à l'extrémité 3' de l'ARNt sont toujours CCA - deux cytosines suivies d'une base adénine. Ce tronçon fait partie du bras accepteur de la molécule, où un acide aminé est lié de manière covalente au groupe hydroxyle sur le sucre ribose du nucléotide adénine terminal. Le bras accepteur contient également des parties de l'extrémité 5 'de l'ARNt, avec un tronçon de 7 à 9 nucléotides à partir des extrémités opposées de l'appariement des bases de la molécule.

L'autre structure qui influence le rôle de l'ARNt dans la traduction est le bras en T. Semblable au bras D, il contient un tronçon de nucléotides qui s'apparient les uns aux autres et une boucle simple brin. La région appariée est appelée « tige » et contient principalement 5 paires de bases. La boucle contient des bases modifiées et est également appelée bras TΨC, pour préciser la présence de résidus thymidine, pseudouridine et cytidine (bases modifiées). Les molécules d'ARNt sont inhabituelles en ce qu'elles contiennent un nombre élevé de bases modifiées ainsi que de la thymidine, généralement observée uniquement dans l'ADN. Le bras en T est impliqué dans l'interaction de l'ARNt avec le ribosome.

Enfin, un bras variable contenant moins de 20 nucléotides est situé entre la boucle anticodon et le bras T. Il joue un rôle dans la reconnaissance AATS de l'ARNt, mais pourrait être absent chez certaines espèces.

On dit que la structure secondaire de l'ARNt contenant la région acceptrice, les bras D et T et la boucle anticodon ressemble à une feuille de trèfle. Une fois que l'ARN s'est replié dans sa structure tertiaire, il est en forme de L, avec la tige acceptrice et le bras en T formant une hélice étendue et la boucle anticodon et le bras en D formant de la même manière une autre hélice étendue. Ces deux hélices s'alignent perpendiculairement l'une à l'autre de manière à rapprocher le bras D et le bras T tandis que la boucle anticodon et le bras accepteur sont positionnés aux extrémités opposées de la molécule.

Dans cette image, la région CCA 3' est en jaune, le bras accepteur est en violet, la boucle variable en orange, le bras D est en rouge, le bras T en vert et la boucle anticodon est en bleu.


22.3 : Structure et fonction de l'ARN - Biologie

Bien que l'ADN et l'ARN soient similaires, ils présentent des différences très nettes. Le tableau 1 résume les caractéristiques de l'ADN et de l'ARN.

Tableau 1. Caractéristiques de l'ADN et de l'ARN
ADN ARN
Fonction Porte des informations génétiques Impliqué dans la synthèse des protéines
Emplacement Reste dans le noyau Laisse le noyau
Structure L'ADN est une « échelle » double brin : un squelette sucre-phosphate, avec des barreaux de base. Généralement monocaténaire
Sucre Désoxyribose Ribose
Pyrimidines Cytosine, thymine Cytosine, uracile
Purines Adénine, guanine Adénine, guanine

Une autre différence mérite d'être mentionnée. Il n'y a qu'un seul type d'ADN. L'ADN est l'information héréditaire qui est transmise à chaque génération de cellules, ses brins peuvent être «décompressés» avec une petite quantité d'énergie lorsque l'ADN doit se répliquer, et l'ADN est transcrit en ARN. Il existe plusieurs types d'ARN : L'ARN messager est une molécule temporaire qui transporte l'information nécessaire à la fabrication d'une protéine du noyau (où reste l'ADN) au cytoplasme, où se trouvent les ribosomes. D'autres types d'ARN comprennent l'ARN ribosomique (ARNr), l'ARN de transfert (ARNt), le petit ARN nucléaire (ARNsn) et le microARN.

Même si l'ARN est simple brin, la plupart des types d'ARN présentent un appariement de bases intramoléculaire étendu entre des séquences complémentaires, créant une structure tridimensionnelle prévisible essentielle à leur fonction.

Comme vous l'avez appris, le flux d'informations dans un organisme se fait de l'ADN à l'ARN à la protéine. L'ADN dicte la structure de l'ARNm dans un processus connu sous le nom de transcription, et l'ARN dicte la structure de la protéine dans un processus connu sous le nom de traduction. C'est ce qu'on appelle le dogme central de la vie, qui est vrai pour tous les organismes, cependant, des exceptions à la règle se produisent en relation avec les infections virales.

En résumé : ADN et ARN

Les acides nucléiques sont des molécules composées de nucléotides qui dirigent les activités cellulaires telles que la division cellulaire et la synthèse des protéines. Chaque nucléotide est composé d'un sucre pentose, d'une base azotée et d'un groupe phosphate. Il existe deux types d'acides nucléiques : l'ADN et l'ARN. L'ADN porte le modèle génétique de la cellule et est transmis des parents à la progéniture (sous forme de chromosomes). Il a une structure en double hélice avec les deux brins allant dans des directions opposées, reliés par des liaisons hydrogène et complémentaires l'un de l'autre. L'ARN est simple brin et est composé d'un sucre pentose (ribose), d'une base azotée et d'un groupe phosphate. L'ARN est impliqué dans la synthèse des protéines et sa régulation. L'ARN messager (ARNm) est copié à partir de l'ADN, est exporté du noyau vers le cytoplasme et contient des informations pour la construction de protéines. L'ARN ribosomique (ARNr) fait partie des ribosmes au site de synthèse des protéines, tandis que l'ARN de transfert (ARNt) transporte l'acide aminé jusqu'au site de synthèse des protéines. Le microARN régule l'utilisation de l'ARNm pour la synthèse des protéines.


Rôle de l'ARN en biologie

L'ARN, sous une forme ou une autre, touche presque tout dans une cellule. L'ARN remplit un large éventail de fonctions, de la traduction de l'information génétique dans les machines moléculaires et les structures de la cellule à la régulation de l'activité des gènes au cours du développement, de la différenciation cellulaire et des environnements changeants.

L'ARN est un polymère unique. Comme l'ADN, il peut se lier avec une grande spécificité à l'ADN ou à un autre ARN par appariement de bases complémentaires. Il peut également se lier à des protéines spécifiques ou à de petites molécules, et, fait remarquable, l'ARN peut catalyser des réactions chimiques, notamment la jonction d'acides aminés pour fabriquer des protéines.

Tous les ARN des cellules sont eux-mêmes des copies de séquences d'ADN contenues dans les gènes des chromosomes d'une cellule. Les gènes qui sont copiés — « transcrits » — dans les instructions pour fabriquer des protéines individuelles sont souvent appelés « gènes codants ». Les gènes qui produisent des ARN utilisés à d'autres fins sont donc appelés gènes « ARN non codants ».

Les molécules d'ARN assemblent des protéines et modifient d'autres ARN

Plusieurs classes clés de molécules d'ARN aident à convertir les informations contenues dans l'ADN de la cellule en produits géniques fonctionnels comme les protéines. Les ARN messagers (ARNm) sont des copies de gènes individuels codant pour des protéines et servent de lecture amplifiée de la séquence d'acide nucléique de chaque gène. Deux ARN non codants clés participent à l'assemblage des protéines spécifiées par les ARNm. L'ARN ribosomique (ARNr) constitue la structure structurelle et enzymatique centrale du ribosome, la machine qui synthétise les protéines selon les instructions contenues dans la séquence d'un ARNm. Les ARN de transfert (ARNt) utilisent un appariement de bases complémentaire pour décoder les « mots » à trois lettres dans l'ARNm, chacun correspondant à un acide aminé à incorporer séquentiellement dans une chaîne protéique en croissance.

La plupart des molécules d'ARN, une fois transcrites à partir de l'ADN chromosomique, nécessitent des modifications structurelles ou chimiques avant de pouvoir fonctionner. Dans les cellules eucaryotes, les ARNm sont assemblés à partir de transcrits d'ARN plus longs par le spliceosome, qui se compose d'ARN spliceosomal et de partenaires protéiques. Les ARN spliceosomal aident à éliminer les séquences intermédiaires (introns) des transcrits pré-ARNm et à épisser les segments d'ARNm (exons) pour créer ce qui peut être un assortiment complexe d'ARNm distincts codant pour des protéines à partir d'un seul gène. De nombreux ARN non codants nécessitent également des modifications post-transcriptionnelles. Par exemple, les ARN ribosomiques reçoivent de nombreuses modifications chimiques nécessaires à l'assemblage et au fonctionnement corrects des ribosomes. Ces modifications sont introduites par des enzymes protéiques en conjonction avec des ARN non codants spécialisés (appelés snoARN) qui s'apparient à l'ARNr et guident les enzymes de modification vers des emplacements précis sur l'ARNr.

Certains ARN possèdent une activité enzymatique intrinsèque et peuvent catalyser directement des réactions de modification d'ARN. Ces ARN catalytiques comprennent certains transcrits d'ARN à auto-épissage, des ribozymes et la RNAse P, une enzyme à ARN qui coupe les extrémités des précurseurs d'ARNt dans pratiquement toutes les cellules.

Les molécules d'ARN régulent l'expression des gènes

La régulation de la production de protéines à partir de gènes codants est à la base d'une grande partie de la structure, de la différenciation et de la physiologie des cellules et des organismes. Diverses classes d'ARN non codants participent à la régulation des gènes à de nombreux niveaux, affectant la production, la stabilité ou la traduction de produits géniques d'ARNm spécifiques.

Chez les procaryotes (par exemple, les bactéries), les petits ARN antisens exercent une variété d'activités de régulation des gènes en s'appariant spécifiquement à leurs ARNm cibles. Les riboswitches sont également courants chez les procaryotes, des séquences d'ARN non codantes qui fonctionnent généralement comme des domaines régulateurs contenus dans des ARNm plus longs. Les riboswitches régulent l'activité de leurs ARNm hôtes en se liant à de petites molécules telles que des nucléotides ou des acides aminés, en détectant l'abondance de ces petites molécules et en régulant les gènes qui les fabriquent ou les utilisent en conséquence.

Les cellules eucaryotes contiennent des milliers de petits ARN associés à diverses voies d'interférence ARN (ARNi). Par exemple, les microARN (miARN) sont des ARN régulateurs d'environ 22 nt de long qui sont produits à partir de transcrits plus longs qui contiennent un certain type de structure en épingle à cheveux double brin. Les miARN s'associent à une protéine de la classe Argonaute, et s'apparient spécifiquement aux ARNm pour inhiber leur stabilité ou leur traduction. Il existe des centaines de gènes de miARN chez les plantes et les animaux, et chaque miARN peut réguler l'activité de centaines de gènes codant pour des protéines. Par conséquent, les miARN individuellement et collectivement ont un impact profond sur le développement et la physiologie des eucaryotes multicellulaires.

Les petits ARN interférents (siARN) ont une longueur similaire à celle des microARN et sont également associés aux protéines Argonaute. Contrairement aux miARN, qui sont produits à partir de loci génétiques spécifiques qui ont évolué pour réguler les ARNm, les siARN peuvent dériver de pratiquement n'importe quelle région transcrite du génome. Les siARN agissent généralement directement sur le locus à partir duquel ils sont produits. Ainsi, les siARN se produisent dans les cellules où les gènes sont soumis à une autorégulation continue par l'ARNi.
Un rôle majeur pour certaines classes de petits ARN non codants est la défense de la cellule contre les virus, les transposons et d'autres séquences d'acides nucléiques qui constituent une menace potentielle pour l'homéostasie cellulaire ou la stabilité du génome. La réponse de certaines cellules contre l'infection virale comprend la production d'ARNsi complémentaires au virus. De nombreux siARN endogènes dans les cellules eucaryotes spécifient le silence des transposons et des séquences répétées qui résident déjà dans le génome. De même, chez les animaux, les ARN associés à Piwi (piARN) favorisent l'intégrité du génome en inhibant les transposons et les séquences répétées.

Une autre classe d'ARN régulateurs consiste en divers types de transcrits non codants plus longs qui fonctionnent généralement pour réguler l'expression de loci génétiques distants, souvent en supprimant ou en favorisant leur transcription. Par exemple, les ARN rox de la mouche des fruits semblent faciliter le remodelage de la structure chromosomique pour permettre au chromosome X mâle d'être transcrit deux fois plus vite qu'un seul chromosome X chez les femelles, qui ont deux X. De même, l'ARN Xist chez les mammifères aide à inactiver l'un des deux chromosomes X chez les femelles, permettant aux mâles et aux femelles d'avoir des niveaux équivalents d'expression génique du chromosome X. Xist est un exemple d'une classe plus large d'ARN régulateurs très polyvalents appelés ARN longs intergéniques non codants (lincRNA). les lincARN peuvent agir comme des échafaudages pour l'assemblage de complexes de protéines régulatrices de la transcription et peuvent faciliter le recrutement de combinaisons définies de régulateurs protéiques pour des gènes spécifiques.

Ceci est une page officielle de la faculté de médecine de l'Université du Massachusetts

RNA Therapeutics Institute (RTI) et taureau 368 Plantation St Worcester, Massachusetts 01605


Transcription / Synthèse d'ARN

L'ARNm est formé à l'aide des codes de l'ADN.

Explication:

La formation d'ARN à partir de codes écrits sur l'ADN est connue sous le nom de transcription, où la double hélice de l'ADN se décompresse et se déroule.

Ensuite, il y a des ribonucléotides libres qui s'apparient avec les bases complémentaires de l'un des brins d'ADN exposés.

Le sucre et le phosphate des ribonucléotides voisins continuent de se joindre et le squelette sucre phosphate de l'ARN se forme. Cet appariement de ribonucléotides complémentaires le long des bases du brin d'ADN est surveillé par l'ARN polymérase, une enzyme.

()

À la fin de ce processus d'appariement, un nouvel ARN simple brin est formé. L'ARN nouvellement formé peut subir une transformation et sera ensuite utilisé pour la synthèse des protéines, c'est-à-dire la traduction.

La vidéo ci-dessous fournit un résumé de la façon dont les processus de transcription et de traduction se produisent à l'aide du didacticiel Shockwave DNA Workshop de PBS.

Réponse:

Explication:

Il existe de nombreux détails sur les deux que vous pouvez approfondir sur wikipedia, mais la principale différence est :

La réplication de l'ADN fabrique deux nouvelles molécules d'ADN double brin à partir d'une molécule d'ADN double brin originale (réplication semi-conservatrice).

La transcription crée un simple brin d'ARN à partir du double brin d'ADN (utilise un brin de l'ADN comme matrice et crée un seul brin d'ARN).

Réponse:

La transcription est le processus par lequel l'ARNm (ARN messager) est produit.

Explication:

Voici les étapes de la transcription.

L'ADN est décompressé par l'enzyme "Hélicase".

L'ARN polymérase ajoute des nucléotides d'ARN au nouveau brin d'ARN. (Dans l'ARN, la thymine est remplacée par l'uracile.)

L'ARNm est complet lorsqu'il atteint un code d'arrêt sur l'ADN.

L'ARNm quitte alors le noyau et transporte le code vers les sites de synthèse des protéines dans le cytoplasme. (L'ADN ne quitte jamais le noyau.)


Voir la vidéo: An RNA world (Août 2022).