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13.12: Traduction
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TRANSCRIPTION

13.12: Translation

13.12: Traduction

Overview

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes the final step in the expression of genes. This process is carried out by ribosomes, complexes of protein and specialized RNA molecules. Ribosomes, transfer RNA (tRNA) and other proteins are involved in the production of the chain of amino acids—the polypeptide.

Translation Produces the Building Blocks of Life

Proteins are called the “building blocks” of life because they make up the vast majority of all organisms—from muscle fibers to hairs on your head to components of your immune system—and the blueprint for each and every one of those proteins is encoded by the genes found in the DNA of every cell. The central dogma in biology dictates that genetic information is converted into functional proteins by the processes of transcription and translation.

Translation Occurs Outside of the Nucleus

Eukaryotes have a membrane-bound nucleus where mRNA is transcribed from DNA. After transcription, mRNA is shuttled out of the nucleus to be translated into a chain of amino acids—a polypeptide—and eventually, a functional protein. This can take place in the cytoplasm or in the rough endoplasmic reticulum, where the polypeptides are further modified. By contrast, prokaryotes lack a nuclear compartment, so translation in prokaryotes takes place in the cytoplasm, sometimes as the mRNA is still being transcribed.

The Sequence of Codons in mRNA Determines the Polypeptide Sequence

Each codon in the mRNA corresponds to one of the 20 amino acids that a cell keeps stocked, as well as stop codons which do not code for amino acids. Another RNA molecule, transfer RNA (tRNA), is responsible for providing the correct amino acid, based on the codon sequence, to the ribosomes during translation. At one end of the tRNA molecule, enzymes called aminoacyl-tRNA synthetases covalently attach the specific amino acid to the attachment site, while the anticodon sequence located on the other end of the tRNA will ensure the correct amino acid is delivered to the ribosome. Some tRNA molecules are able to bind to more than one codon sequence, allowing for coding versatility known as the wobble effect. This is due to the fact that tRNA molecules have lower binding specificity to the third nucleotide in the mRNA codon sequence as compared to the first two nucleotides.

Some Inherited Diseases Stem from Defects in Translation

Translation is a complex process that depends on a wide array of cellular components. Mutations that impact any part of this diverse toolkit can cause disease. For example, the iron-storage disease hyperferritinemia, also known as cataract syndrome, results from mutations in the 5’ untranslated region of the mRNA, a region that is important for recruiting translation initiation proteins. These mutations cause abnormally high rates of translation of the iron protein ferritin, causing it to build up in the blood and tissues of affected patients. As a result, the lenses of the eyes turn cloudy. Other diseases are linked to mutations in the genes that encode tRNAs and the ribosomal subunits. For instance, the bone-marrow disease Diamond-Blackfan anemia stems from mutations in the RPS19 gene, a component of the small ribosomal subunit.

Aperçu

La traduction est le processus de synthèse des protéines à partir de l’information génétique transportée par l’ARN messager (ARNm). Après la transcription, il constitue la dernière étape de l’expression des gènes. Ce processus est réalisé par des ribosomes, des complexes de protéines et des molécules d’ARN spécialisées. Ribosomes, ARN de transfert (ARNT) et d’autres protéines sont impliqués dans la production de la chaîne d’acides aminés- le polypeptide.

La traduction produit les éléments constitutifs de la vie

Les protéines sont appelées les « blocs de construction » de la vie parce qu’elles constituent la grande majorité de tous les organismes — des fibres musculaires aux poils sur la tête en passant par les composants de votre système immunitaire — et le plan pour chacune de ces protéines est codé par les gènes trouvés dans l’ADN de chaque cellule. Le dogme central de la biologie dicte que l’information génétique est convertie en protéines fonctionnelles par les processus de transcription et de traduction.

La traduction se produit à l’extérieur du noyau

Les eucaryotes ont un noyau membranaire où l’ARNm est transcrit à partir de l’ADN. Après la transcription, l’ARNm est transporté hors du noyau pour être traduit en une chaîne d’acides aminés — un polypeptide — et éventuellement une protéine fonctionnelle. Cela peut avoir lieu dans le cytoplasme ou dans le réticulum endoplasmique rugueux, où les polypeptides sont encore modifiés. En revanche, les procaryotes n’ont pas de compartiment nucléaire, de sorte que la traduction des procaryotes a lieu dans le cytoplasme, parfois comme l’ARNm est encore en cours de transcrit.

La séquence des codons en ARNm détermine la séquence polypeptide

Chaque codon dans l’ARNm correspond à l’un des 20 acides aminés qu’une cellule garde stocké, ainsi que les codons d’arrêt qui ne codent pas pour les acides aminés. Une autre molécule d’ARN, l’ARN de transfert (tRNA), est responsable de fournir l’acide aminé correct, basé sur la séquence de codon, aux ribosomes pendant la traduction. À une extrémité de la molécule tRNA, les enzymes appelées synthetas aminoacyl-tRNA attachent covalent l’acide aminé spécifique au site d’attachement, tandis que la séquence anticodon située à l’autre extrémité de l’ARNT assurera que l’acide aminé correct est livré au ribosome. Certaines molécules d’ARnt sont capables de se lier à plus d’une séquence de codon, permettant la polyvalence de codage connue sous le nom d’effet de oscillation. Cela est dû au fait que les molécules d’ARnt ont une spécificité de liaison inférieure au troisième nucléotide dans la séquence de codon d’ARNm par rapport aux deux premiers nucléotides.

Certaines maladies héréditaires découlent de défauts de traduction

La traduction est un processus complexe qui dépend d’un large éventail de composants cellulaires. Les mutations qui ont un impact sur n’importe quelle partie de cette boîte à outils diversifiée peuvent causer des maladies. Par exemple, l’hyperferritinémie de la maladie de stockage du fer, également connue sous le nom de syndrome de la cataracte, résulte de mutations dans la région non traduite de l’ARNm de 5', une région qui est importante pour le recrutement de protéines d’initiation à la traduction. Ces mutations provoquent des taux anormalement élevés de traduction de la ferritine de protéine de fer, ce qui provoque l’accumulation dans le sang et les tissus des patients affectés. En conséquence, les lentilles des yeux deviennent nuageux. D’autres maladies sont liées à des mutations dans les gènes qui codent les ARNT et les sous-unités ribosomales. Par exemple, l’anémie diamond-blackfan de la maladie de la moelle osseuse provient de mutations du gène RPS19, un composant de la petite sous-unité ribosomale.


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