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4.4 : ARN - Biologie

4.4 : ARN - Biologie


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L'ARN, l'autre acide nucléique, voilà comment. Sans ARNt, ARNm et ARNr, les protéines ne peuvent pas être fabriquées.

ARN

L'ADN seul ne peut pas « dire » à vos cellules comment fabriquer des protéines. Il a besoin de l'aide de ARN, l'acide ribonucléique, l'autre acteur principal du dogme central de la biologie moléculaire. Rappelez-vous, l'ADN « vie » dans le noyau, mais les protéines sont fabriquées sur les ribosomes dans le cytoplasme. Comment l'information génétique passe-t-elle du noyau au cytoplasme ? L'ARN est la réponse.

ARN contre ADN

L'ARN, comme l'ADN, est un acide nucléique. Cependant, l'ARN diffère de l'ADN de plusieurs manières. En plus d'être plus petit que l'ADN, l'ARN

  • se compose d'une chaîne nucléotidique au lieu de deux,
  • contient la base azotée uracile (U) au lieu de thymine,
  • contient le sucre ribose au lieu du désoxyribose.

Types d'ARN

Il existe trois principaux types d'ARN, tous impliqués dans la fabrication des protéines.

  1. ARN messager (ARNm) copie les instructions génétiques de l'ADN dans le noyau et les transmet au cytoplasme.
  2. ARN ribosomique (ARNr) aide à former les ribosomes, l'organite où les protéines sont assemblées.
  3. ARN de transfert (ARNt) apporte des acides aminés aux ribosomes, où ils sont réunis pour former des protéines.

Les trois types d'ARN et leurs rôles sont indiqués : (1) l'ARNm contient le message génétique, (2) l'ARNt transfère les acides aminés au ribosome, (3) l'ARNr est le composant principal du ribosome. Plus d'informations sur les rôles des ARN seront discutées dans ces concepts : " La transcription de l'ADN en ARN », le « code génétique " et «

Sommaire

  • L'ARN diffère de l'ADN de plusieurs manières.
  • Il existe trois principaux types d'ARN : l'ARN messager (ARNm), l'ARN ribosomique (ARNr) et l'ARN de transfert (ARNt).
  • Chaque type joue un rôle différent dans la fabrication des protéines.

Explore plus

Utilisez ces ressources pour répondre aux questions qui suivent.

Explorer plus

  • Qu'est-ce que l'ARN ? sur http://exploringorigins.org/rna.html.
  1. Quel est le rôle de l'ARN?
  2. Quels sont les composants d'un nucléotide d'ARN ?
  3. En quoi la structure de l'ARN diffère-t-elle de celle de l'ADN ?
  4. Quel est l'avantage d'être monobrin ?

Revoir

  1. Quels sont les trois principaux types d'ARN ? Décrivez leurs rôles.
  2. Comparez et contrastez l'ADN et l'ARN.

Les cellules de mammifères peuvent reconvertir des segments d'ARN en ADN, révèle une nouvelle recherche

Une équipe de chercheurs de l'Université Thomas Jefferson de Philadelphie, de l'Université de Californie du Sud, du Beckman Research Institute of the City of Hope et de la New York University School of Medicine a fourni la première preuve que les séquences d'ARN peuvent être réécrites dans l'ADN, un exploit plus fréquent chez les virus que les cellules eucaryotes.

Structure ternaire de Polθ sur un modèle d'amorce ADN/ARN : (A) Polymérase Polθ (B) Extension ADN/ARN par Polθ et PolθΔL (C) structure de Polθ:DNA/ARN:ddGTP (D) Superposition de Polθ:DNA/ ARN (marine) et Polθ:DNA/DNA (orange, 4x0q) les sous-domaines des doigts et du pouce subissent une reconfiguration (E) superposition de Polθ:DNA/RNA (marine) et Polθ:DNA/DNA (orange, 4x0q) mettant en évidence un 12- Å décalage de K2181 (pouce de la boîte bleue) et un décalage de 4,4-Å de E2246 (paume de la boîte grise) (F) superposition d'acides nucléiques et ddGTP de Polθ:DNA/RNA:ddGTP et Polθ:DNA/DNA:ddGTP structures (G ) en haut : densité électronique du ddGTP et de l'extrémité 3' de l'amorce dans la structure Polθ : ADN/ARN en bas : image agrandie de la superposition des sites actifs, illustrant une conformation différente du ddGTP dans les Polθ : ADN/ARN (bleu) et Polθ :complexes ADN/ADN (saumon) (H) interactions entre les groupes ribose 2'-hydroxyle de la matrice d'ARN et les résidus dans la structure Polθ:ADN/ARN lignes pointillées rouges, liaisons hydrogène (I) ADN/ARN utilisé pour la cocristallisation avec Polθ et ddGTP (en haut) une forte densité électronique est présente pour quatre paires de bases [nucléotides situés aux positions 2 à 5 (souligné) de l'ADN/ARN] et deux paires de bases résultant d'un ddGMP incorporé (2',3' didésoxyguanosine monophosphate ) (position verte 1) et un ddGTP non incorporé lié (position rouge 0) dans les interactions du site actif (en haut) entre Polθ et les acides nucléiques dans les interactions Polθ:ADN/ARN:ddGTP (en bas) entre les résidus et le squelette phosphate, sucre oxygène, ou la nucléobase sont indiquées en bleu, jaune et vert, respectivement les liaisons hydrogène entre Polθ et les groupes ribose 2'-hydroxyle sont indiquées (résidus encadrés) (J) interactions entre Polθ et les acides nucléiques dans Polθ:ADN/ADN:ddGTP (4x0q) schéma de couleurs identique à (I). Crédit image : Chandramouly et al., doi: 10.1126/sciadv.abf1771.

« La réalité selon laquelle une polymérase humaine peut le faire avec une grande efficacité soulève de nombreuses questions. »

"Par exemple, cette découverte suggère que les messages d'ARN peuvent être utilisés comme modèles pour réparer ou réécrire l'ADN génomique."

Dans leur étude, le Dr Pomerantz et ses collègues se sont concentrés sur une polymérase très inhabituelle appelée polymérase thêta (Polθ).

Sur les 14 ADN polymérases présentes dans les cellules de mammifères, seules trois effectuent l'essentiel du travail de duplication de l'ensemble du génome pour préparer la division cellulaire.

Les 11 autres sont principalement impliqués dans la détection et la réparation en cas de rupture ou d'erreur dans les brins d'ADN.

Polθ répare l'ADN, mais est très sujet aux erreurs et fait de nombreuses erreurs ou mutations.

Les scientifiques ont remarqué que certaines des qualités de Polθ étaient celles qu'il partageait avec une autre machine cellulaire, bien qu'une plus courante dans les virus - la transcriptase inverse.

Comme Polθ, la transcriptase inverse du VIH agit comme une ADN polymérase, mais peut également se lier à l'ARN et relire l'ARN dans un brin d'ADN.

Dans une série d'expériences, les auteurs ont testé Polθ contre la transcriptase inverse du VIH, qui est l'une des mieux étudiées en son genre.

Ils ont montré que Polθ était capable de convertir les messages d'ARN en ADN, ce qu'il a fait aussi bien que la transcriptase inverse du VIH, et qu'il a en fait fait un meilleur travail que lors de la duplication d'ADN en ADN.

Polθ était plus efficace et introduisait moins d'erreurs lors de l'utilisation d'une matrice d'ARN pour écrire de nouveaux messages d'ADN que lors de la duplication d'ADN en ADN, ce qui suggère que cette fonction pourrait être son objectif principal dans la cellule.

En utilisant la cristallographie aux rayons X, l'équipe a découvert que cette molécule était capable de changer de forme afin de s'adapter à la molécule d'ARN plus volumineuse - un exploit unique parmi les polymérases.

"Nos recherches suggèrent que la fonction principale de Polθ est d'agir comme une transcriptase inverse", a déclaré le Dr Pomerantz.

"Dans les cellules saines, le but de cette molécule peut être la réparation de l'ADN par l'ARN."

"Dans les cellules malsaines, telles que les cellules cancéreuses, Polθ est fortement exprimé et favorise la croissance des cellules cancéreuses et la résistance aux médicaments."

"Ce sera passionnant de mieux comprendre comment l'activité de Polθ sur l'ARN contribue à la réparation de l'ADN et à la prolifération des cellules cancéreuses."


Biologie cellulaire moléculaire. 4e édition.

Bien que l'ADN stocke les informations pour la synthèse des protéines et que l'ARN exécute les instructions codées dans l'ADN, la plupart des activités biologiques sont effectuées par des protéines. La synthèse précise des protéines est donc essentielle au bon fonctionnement des cellules et des organismes. Nous avons vu au chapitre 3 que l'ordre linéaire des acides aminés dans chaque protéine détermine sa structure tridimensionnelle et son activité. Pour cette raison, l'assemblage des acides aminés dans leur ordre correct, tel qu'encodé dans l'ADN, est la clé de la production de protéines fonctionnelles.

Trois types de molécules d'ARN remplissent des fonctions différentes mais coopératives dans la synthèse des protéines (Figure 4-20) :

Figure 4-20

Les trois rôles de l'ARN dans la synthèse des protéines. L'ARN messager (ARNm) est traduit en protéine par l'action conjointe de l'ARN de transfert (ARNt) et du ribosome, qui est composé de nombreuses protéines et de deux molécules majeures d'ARN ribosomique (ARNr). [Adapté de (suite. )

L'ARN messager (ARNm) transporte l'information génétique copiée à partir de l'ADN sous la forme d'une série de mots de code à trois bases,“, dont chacun spécifie un acide aminé particulier.

L'ARN de transfert (ARNt) est la clé pour déchiffrer les mots de code dans l'ARNm. Chaque type d'acide aminé a son propre type d'ARNt, qui le lie et le transporte jusqu'à l'extrémité croissante d'une chaîne polypeptidique si le mot de code suivant sur l'ARNm l'appelle. L'ARNt correct avec son acide aminé attaché est sélectionné à chaque étape car chaque molécule d'ARNt spécifique contient une séquence de trois bases qui peut s'apparier avec son mot de code complémentaire dans l'ARNm.

L'ARN ribosomique (ARNr) s'associe à un ensemble de protéines pour former des ribosomes. Ces structures complexes, qui se déplacent physiquement le long d'une molécule d'ARNm, catalysent l'assemblage d'acides aminés en chaînes protéiques. Ils se lient également aux ARNt et à diverses molécules accessoires nécessaires à la synthèse des protéines. Les ribosomes sont composés d'une grande et d'une petite sous-unité, chacune contenant sa ou ses propres molécules d'ARNr.

La traduction est l'ensemble du processus par lequel la séquence de bases d'un ARNm est utilisée pour ordonner et joindre les acides aminés dans une protéine. Les trois types d'ARN participent à cette voie essentielle de synthèse des protéines dans toutes les cellules en fait, le développement des trois fonctions distinctes de l'ARN était probablement la clé moléculaire de l'origine de la vie. La manière dont chaque ARN accomplit sa tâche spécifique est abordée dans cette section, tandis que les événements biochimiques de la synthèse des protéines et les facteurs protéiques requis sont décrits dans la dernière section du chapitre.


Voir la vidéo: FISH - Fluorescent In Situ Hybridization (Mai 2022).