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14.9: Épissage d'ARN
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Épissage d'ARN
 
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14.9: Épissage d'ARN

Aperçu

Le processus dans lequel l’ARN eucaryote est édité avant la traduction des protéines est appelé épissage. Il supprime les régions qui ne codent pas pour les protéines et les patchs des régions de codage des protéines ensemble. L’épissage permet également d’exprimer plusieurs variantes protéiques à partir d’un seul gène et joue un rôle essentiel dans le développement, la différenciation tissulaire et l’adaptation au stress environnemental. Les erreurs d’épissage peuvent conduire à des maladies telles que le cancer.

L’ARN transcrit à partir de l’ADN eucaryote subit plusieurs modifications

Le brin d’ARN transcrit à partir de l’ADN eucaryote est appelé la transcription primaire. Les transcriptions principales désignées pour devenir arnm sont appelées ARN messager précurseur (pré-ARNm). L’ARN pré-m. est ensuite traité pour former un ARNm mature qui convient à la traduction des protéines. Le pré-ARN eucaryote contient des séquences alternées d’exons et d’introns. Les exons sont des séquences de nucléotides qui codent pour les protéines alors que les introns sont les régions non codantes. L’épissage de l’ARN est le processus par lequel les introns sont enlevés et exons patchés ensemble.

L’épissage se produit dans le noyau

L’épissage est médié par le splicéosome, un complexe de protéines et d’ARN appelé petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNPs). Le splicéosome reconnaît des séquences de nucléotides spécifiques aux limites d’exon/intron. Tout d’abord, il se lie à une séquence contenant du GU à l’extrémité 5' de l’intron et à une séquence de point de branche contenant un A vers la fin de 3' de l’intron. Dans un certain nombre d’étapes soigneusement orchestrées, d’autres snRNP apportent ensuite le point de branche près du site d’épissage de 5'. Par la suite, une réaction chimique coupe l’extrémité de 5' de l’intron de son exon en amont et l’attache au point de branche, formant une boucle appelée lariat. Pour libérer le lariat, l’extrémité 3' de l’exon en amont réagit avec la séquence ag-contenante de l’intron près de l’extrémité 5' de l’exon en aval. Cette réaction corrige les deux exons ensemble et, par conséquent, conclut le processus d’épissage.

L’épissage permet l’expression de plusieurs protéines à partir d’un seul gène

Le processus par lequel différentes combinaisons d’exons en pré-ARNm sont jointes pour former l’ARNm mature est appelé épissage alternatif. L’épissage alternatif produit plusieurs protéines différentes à partir d’une seule transcription pré-ARN.

Normalement, les exons sont réunis dans l’ordre dans lequel ils apparaissent dans un gène. Cependant, lors de l’épissage alternatif, cette séquence préférée d’exons peut être modifiée. Différents modèles d’épissage alternatif incluent le saut d’exon, les sites d’épissage alternatifs de 5' ou 3', et la rétention d’intron. Ces motifs sont guidés par la longueur des exons ou des introns et la force des sites d’épissage. Par conséquent, les exons qui sont plus courts que les autres exons peuvent être négligés par le splicéosome et omis de l’ARNm mature. En revanche, les introns qui sont significativement plus courts que les autres introns peuvent échapper à l’enlèvement par le splicéosome et sont conservés dans l’ARNm mature.

La force des sites d’épissage est déterminée par la conservation de la séquence autour d’exons alternatifs; ceux-ci influencent les sites d’épissage de 5' ou 3' choisis par le splicéosome. Ainsi, l’épissage alternatif génère des variantes d’ARNm mature qui ont été copiées à partir du même tronçon d’ADN.

Pendant la traduction, les variantes de séquence d’ARN produisent différentes protéines avec des acides aminés supplémentaires ou moins, des décalages dans le cadre de lecture, ou un codon d’arrêt prématuré. Ceci génère des isoformes de protéine avec différentes propriétés biologiques comprenant la fonction, la localisation cellulaire, et l’interaction avec d’autres protéines. L’épissage alternatif joue un rôle vital dans l’expression des gènes, contrôlant ainsi le développement des organes, la survie ou la prolifération des cellules, et l’adaptation aux changements environnementaux.

L’épissage anormal peut causer des maladies

Les erreurs d’épissage peuvent être causées par des mutations dans le gène lui-même ou dans les éléments régulateurs qui contrôlent l’expression du gène. Une mutation qui se produit dans la séquence d’exon ou d’intron d’une transcription spécifique de gène est appelée une mutation cis. Une mutation dans la machine à épissage transaffecte plusieurs gènes et est appelée trans-mutation.

Les erreurs d’épissage produisent des isoformes de protéines aberrantes, qui peuvent contribuer à des maladies, y compris le cancer. Par exemple, l’épissage alternatif du gène BCL2L1 génère une isoforme protéique longue et courte — BCL-XL et BCL-XS, respectivement — grâce à l’utilisation de sites d’épissage alternatifs de 5' . L’isoforme BCL-XL plus long favorise la survie cellulaire et est fortement exprimé dans plusieurs types de cancers (p. ex., cancers du sang, du sein et du foie). L’expression de l’isoforme courte de BCL-XS qui favorise la mort cellulaire, est supprimée dans le cancer.


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