ARN messager (ARNm) – Les messagers du génome

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Qu’est-ce que l’ARN messager (ARNm)?

L’ARN messager ou ARNm est de l’acide ribonucléique simple brin. C’est un type d’acide nucléique qui code principalement pour les protéines. Cette petite molécule est la transcription d’une section de ADN séquence. L’ARNm contient des informations sur la production de protéines dans une cellule.

Certaines sections des acides désoxyribonucléiques sont exprimées en ARN par une enzyme ARN polymérase (différente de ADN polymérase qui copie l’ADN). Ce processus est connu sous le nom de transcription. Pendant la synthèse des protéines, il sert de modèle pour la biosynthèse des protéines ribosomales. En fin de compte, cela ouvre la voie à la synthèse de chaînes polypeptidiques.

Dans le cas de Médicaments à base d’ARNm , les cellules ont tendance à produire la protéine active en fonction des informations de séquence. Dans le cas des vaccins à base d’ARN, cette protéine peut agir comme un antigène.

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Edité par Christina Swords, Ph.D.

Transcription

Pendant transcription , une section du code génétique est transcrite en un seul brin d’ARN. Ces sections sont appelées régions codantes. Cela se produit sous l’action de l’enzyme ARN polymérase.

Le brin d’ADN codant sert de matrice pour la construction d’un brin d’ARN. L’ARNm synthétisé code une protéine dans un processus de traduction.

Les procaryotes n’ont pas de noyau et présentent une transcription dans le cytoplasme. Alors que chez les eucaryotes, le génome nucléaire est transcrit dans le caryoplasme du noyau cellulaire.

Un flux de travail simple de formation d'ARNm.
Un flux simplifié de formation d’ARN messager (ARNm). Source de l’image: Dovelike, Wikimedia Commons CC-BY-SA 3.0

Chez les procaryotes, les ribosomes peuvent déjà se fixer à la séquence d’ARNm pas encore complètement synthétisée. Et puis commencez la traduction. Ainsi, la synthèse des protéines peut commencer en même temps que la transcription, ce qui permet des formes spéciales de gène régulation.

Chez les eucaryotes, le transcrit d’ARN primaire est d’abord soumis à divers processus dans le noyau cellulaire. Ce n’est qu’alors qu’il est exporté du noyau sous forme d’ARNm dans le cytoplasme où se trouvent les ribosomes.

Les procaryotes ne possèdent qu’un seul type d’ARN polymérase pour la synthèse de l’ARN. En revanche, les eucaryotes possèdent différents types d’ARN polymérases. Et principalement l’ARN polymérase II catalyse la synthèse du pré-ARNm.

Une différence majeure entre l’ARN messager procaryote et eucaryote est que l’ARNm procaryote est généralement polycistronique, tandis que l’ARN messager eucaryote est généralement monocistronique. Cela permet aux procaryotes d’avoir les informations de plusieurs gènes sur un seul transcrit d’ARNm. Ainsi, la synthèse des protéines codées et la synthèse de l’ARNm se produisent simultanément. Une telle région transcrite conjointement de gènes fonctionnellement apparentés sur l’ADN est appelée un opéron.

Traitement de l’ARN pré-messager eucaryote (pré-ARNm)

Dans les cellules eucaryotes, un ARN messager mature est produit par En traitement son précurseur. Le précurseur est appelé hnRNA (ARN nucléaire hétérogène) ou pré-ARNm (ARN messager précurseur, pré-ARNm).

Ces étapes ont lieu dans le noyau cellulaire. Ensuite, l’ARNm pénètre dans le cytoplasme par les pores nucléaires. Et finalement, la biosynthèse des protéines a lieu via les ribosomes.

  • Plafonnement : L’extrémité 5 ‘de la molécule d’ARN obtient une structure de chapeau 5’. Ce capuchon est constitué d’une forme modifiée de guanosine, 7-méthylguanosine (m7G). Le capuchon protège l’ARN de la dégradation par les nucléases et permet le complexe de liaison au capuchon. C’est important pour l’exportation nucléaire, entre autres. Après le transport dans le cytosol, le capuchon facilite la reconnaissance de l’ARNm. Il le fait à l’aide d’une petite sous-unité ribosomale. Cela aide à lancer la traduction.
  • Polyadénylation : L’ARN subit une polyadénylation à l’extrémité 3 ‘. Au cours de ce processus, une queue poly-A constituée de 30 à 200 nucléotides adénine est fixée. Cela protège également l’ARN messager de la dégradation enzymatique. De plus, il facilite à la fois l’exportation nucléaire et la traduction de l’ARNm.
  • Épissage : L’épissage supprime certains segments d’ARN du transcrit d’origine, appelés introns. Les introns ne contribuent généralement pas aux informations de codage. Les segments restants sont réunis sous forme d’exons. Ce processus a lieu dans le spliceosome.

Le spliceosome est un complexe du hnRNA et des soi-disant snRNP (petites ribonucléoprotéines nucléaires). Le spliceosome se compose des snARN U1, U2, U4, U5 et U6 et d’environ 50 protéines. Par épissage alternatif, différents ARNm peuvent ainsi être produits à partir du même ARNnh. Ces résultats, lorsqu’ils sont traduits, peuvent également conduire à des protéines différentes.

Complexe de spliceosome qui aide à produire de l'ARN messager (ARNm).
Complexe de spliceosome qui aide à produire de l’ARN messager. Source de l’image: Agathman, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 3.0

C’est également là qu’interviennent divers processus de régulation de la cellule. L’interférence ARN et ARN antisens peut être utilisée pour dégrader l’ARNm. Ainsi, cela empêche la traduction.

De plus, les nucléotides dans un ARN messager sont parfois modifiés par le processus d’édition de l’ARN. Un exemple est l’ARNm de l’apolipoprotéine B. Par exemple, dans certains tissus, l’édition dans l’ARNm de l’apolipoprotéine B crée un second codon d’arrêt en amont. Cela code pour une protéine plus courte avec une fonction différente.

Les régions non traduites sur l’ARNm sont également responsables de la régulation de la transcription ainsi que de la traduction.

Traduction

Pendant la traduction, la séquence codante des bases d’acides nucléiques de l’ARNm est traduite en séquence d’acides aminés. Ceci conduit à la formation de l’une des chaînes polypeptidiques d’une protéine.

La séquence nucléotidique d’un cadre de lecture ouvert est lue en triplets. Chaque triplet de bases se voit attribuer un acide aminé spécifique au moyen de molécules d’ARN de transfert ou d’ARNt. Celles-ci sont ensuite liées à la précédente via une liaison peptidique. Ce processus a lieu au niveau des ribosomes dans le cytoplasme et représente la biosynthèse réelle des protéines.

Dans les cellules eucaryotes, les ribosomes peuvent être libres ou peuvent se fixer à la membrane du réticulum endoplasmique.

Traduction d'ADN en protéine.
Conversion d’ADN en ARNm en protéine. Source de l’image: Becky Boone, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 2.0

Lors de la liaison à un ARN messager, le ribosome traduit la séquence nucléotidique codante de l’ARNm. Il traduit le code nucléotidique en la séquence d’acides aminés correspondante d’une protéine.

Les molécules d’acides aminés nécessaires sont transportées par les molécules d’ARNt du cytoplasme cellulaire. Un ARN messager procaryote contient souvent plusieurs sections codantes (ARNm polygénique). Au contraire, les ARNm eucaryotes sont monocistroniques et ne contiennent qu’une seule section avec une séquence codante.

Un ribosome ne traduit qu’un seul ARN messager à la fois. Ensuite, le ribosome se détache ensuite de l’ARNm. Cependant, plusieurs ribosomes peuvent se fixer à un ARNm en même temps et synthétiser chacun une chaîne polypeptidique.

De même, un ARNm peut être lu par le ribosome plusieurs fois de suite. Le nombre de molécules protéiques formées dépend donc du nombre de processus de traduction mis en œuvre.

Dégradation ARN messager (ARNm)

L’ARNm est dégradé enzymatiquement par une ribonucléase (RNase) et décomposé en ses nucléotides. Ces nucléotides peuvent ensuite être réutilisés pour construire de nouvelles molécules d’ARN. C’est appelé dégradation .

La dégradation de l’ARN messager marque la fin de la vie d’une molécule d’ARNm. Cependant, la durée de l’activité nucléase dans la cellule peut varier. Et c’est important pour la régulation de la biosynthèse des protéines.

Chez les eucaryotes, le processus de dégradation a souvent lieu dans des structures spécifiques du cytoplasme. Ces structures sont appelées corps P. Au lieu d’être dégradées pour une nouvelle traduction, les molécules d’ARNm peuvent être temporairement stockées dans le cytoplasme. De plus, des moyens de régulation supplémentaires sont également possibles.