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14.7: Types d'ARN
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Types d'ARN
 
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14.7: Types d'ARN

Aperçu

Trois principaux types d’ARN sont impliqués dans la synthèse des protéines : l’ARN messager (ARNm), l’ARN de transfert (ARnt) et l’ARN ribosomal (ARN). Ces ARN remplissent diverses fonctions et peuvent être largement classés comme arn de codage protéique ou non codant. Les ARN non codants jouent un rôle important dans la régulation de l’expression des gènes en réponse aux changements développementaux et environnementaux. Les ARN non codants dans les procaryotes peuvent être manipulés pour développer des médicaments antibactériens plus efficaces à usage humain ou animal.

L’ARN remplit des fonctions diverses mais coopératives pendant la synthèse des protéines

Le dogme central de la biologie moléculaire affirme que l’ADN contient l’information qui code les protéines et l’ARN utilise cette information pour diriger la synthèse des protéines. Différents types d’ARN sont impliqués dans la synthèse des protéines. Selon qu’ils codent ou non des protéines, l’ARN est largement classé comme ADN codant ou non codant.

L’ARN messager (ARNm) est l’ARN codant les protéines. Il se compose de codons— séquences de trois nucléotides qui codent un acide aminé spécifique. L’ARN de transfert (ARnt t) et l’ARN ribosomal (ARR) sont des ARN non codants. tRNA agit comme une molécule d’adaptateur qui lit la séquence d’ARNm et place les acides aminés dans l’ordre correct dans la chaîne de polypeptide en croissance. rRNA et d’autres protéines composent le ribosome, le siège de la synthèse des protéines dans la cellule. Pendant la traduction, les ribosomes se déplacent le long d’un brin d’ARNm où ils stabilisent la liaison des molécules d’ARnt et catalysent la formation de liaisons peptides entre les acides aminés. Ainsi, différents types d’ARN remplissent des fonctions spécifiques mais complémentaires lors de la synthèse des protéines.

Les ARN non codants dans les Eucaryotes régulent l’expression génique

Les ARN non codants autres que l’ARN t et l’ARN rr ont été initialement considérés comme des « déchets génomiques » puisqu’ils n’encodent pas les protéines. Cependant, leurs rôles dans la régulation de l’expression des gènes ont été découverts au cours des dernières décennies et continuent d’être largement étudiés. En fonction de leur longueur, les ARN non codants peuvent être classés comme de petits ARN réglementaires (< 100 nucléotides) ou de longs ARN non codants (> 200 nucléotides).

Les petits ARN réglementaires et les ARN non codants à long terme régulent l’expression des gènes en modifiant diverses étapes de la transcription et de la traduction. Les ARN non codants affectent l’épissage de l’ARNm — suppression des segments non codants des protéines et joint les séquences de codage protéique. De cette façon, ils contrôlent la formation de différentes variantes protéiques à partir d’un seul gène. Les petits ARN régulateurs tels que les microARN (miARN) et les petits ARN interférants (siARN) se lient à des séquences complémentaires sur l’ARNm et inhibent la synthèse des protéines soit en bloquant l’accès des machines de traduction à l’ARNm, soit en dégradant l’ARNm lui-même. De longs ARN non codants interagissent avec et recrutent des enzymes qui modifient chimiquement l’ADN et les histones — protéines qui aident à emballer l’ADN dans le noyau — pour activer ou réprimer la transcription.

Les ARN non codants dans procaryotes Act en tant que capteurs environnementaux

La régulation de l’expression des gènes par l’ARN est répandue chez les bactéries. Les séquences réglementaires en ARNm — appelées riboswitches — agissent comme capteurs environnementaux en détectant les changements de température et de niveaux d’éléments nutritifs.

La régulation basée sur le riboswitch dépend de la formation de deux conformations mutuellement exclusives et stables de la structure secondaire de l’ARN. La structure secondaire bascule entre les deux conformations pour activer ou désactiver l’expression des gènes en réponse aux changements environnementaux. Par exemple, lorsque la bactérie Listeria monocytogenes infecte un hôte, la température corporelle plus élevée de l’hôte décompose la structure secondaire dans la région non traduite de 5' de l’ARNm bactérienne. Cela expose un site de liaison ribosome sur l’ARNm et initie la traduction des protéines, permettant aux bactéries de vivre et de croître dans l’organisme hôte.

Les riboswitches peuvent être manipulés pour développer des antibactériens efficaces

Certains riboswitches détectent les produits finaux des voies métaboliques et servent de contrôles de rétroaction pour la transcription ou la traduction. Par exemple, le riboswitch pyrophosphate de thiamine régule la biosynthèse de la thiamine chez les bactéries. Lorsqu’une concentration adéquate de thiamine a été synthétisée, elle se lie au riboswitch et modifie sa conformation. Ce changement de conformation bloque le site d’initiation à la traduction et arrête la synthèse des protéines.

Les composés qui ressemblent étroitement à la thiamine dans la structure sont étudiés comme des agents antibactériens potentiels. Ces médicaments sont destinés à lier le riboswitch en l’absence de thiamine et provoquer un changement conformationnel qui bloque la traduction des protéines nécessaires à la biosynthèse de la thiamine. Puisque les bactéries seront incapables de produire ce nutriment, il cessera de croître et finira par mourir. Comme les riboswitches sont plus couramment présents chez les procaryotes que les eucaryotes, les antibactériens ciblant les riboswitchs auraient des effets néfastes minimes sur les hôtes de mammifères.


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