Principes de base de l’ADN
L’ADN (acide désoxyribonucléique) est le matériel génomique des cellules qui contient l’information génétique utilisée dans le développement et le fonctionnement de tous les organismes vivants connus. L’ADN, avec l’ARN et les protéines, est l’une des trois principales macromolécules essentielles à la vie. La majeure partie de l’ADN est située dans le noyau, bien qu’une petite quantité se trouve dans les mitochondries (ADN mitochondrial). Dans le noyau des cellules eucaryotes, l’ADN est organisé en structures appelées chromosomes. L’ensemble des chromosomes d’une cellule constitue son génome ; le génome humain compte environ 3 milliards de paires de bases d’ADN réparties en 46 chromosomes. Les informations portées par l’ADN sont détenues dans la séquence de morceaux d’ADN appelés gènes. L’ADN est constitué de deux longs polymères d’unités simples appelées nucléotides, avec des squelettes constitués de sucres et de groupes phosphates reliés par des liaisons ester. Ces deux brins vont dans des directions opposées l’un à l’autre et sont donc antiparallèles. À chaque sucre est attaché l’un des quatre types de molécules appelées nucléobases (bases). C’est la séquence de ces quatre bases le long du squelette qui code l’information. La séquence de ces bases constitue le code génétique, qui spécifie ensuite la séquence des acides aminés dans les protéines. Les extrémités des brins d’ADN sont appelées les extrémités 5′(cinq premières) et 3′ (trois premières). L’extrémité 5′ comporte un groupe phosphate terminal et l’extrémité 3′ un groupe hydroxyle terminal. L’une des principales différences structurelles entre l’adn arn est le sucre, le 2-désoxyribose de l’ADN étant remplacé par le ribose dans l’ARN.
Transcription de l’ADN en ARN
Le processus par lequel l’ADN parvient à contrôler la vie et la fonction des cellules par la synthèse des protéines est appelé expression génétique. Un gène est une séquence d’ADN qui contient l’information génétique pour une protéine fonctionnelle. Les protéines sont essentielles à la modulation et au maintien des activités cellulaires. La formation de nouvelles molécules de protéines se fait à partir de blocs de construction d’acides aminés basés sur des informations codées dans l’ADN/ARN. La séquence d’acides aminés de chaque protéine détermine sa conformation et ses propriétés. La synthèse dirigée des protéines suit deux étapes majeures : la transcription du gène et la traduction du transcrit.
La transcription est le processus par lequel l’information génétique stockée dans l’ADN est utilisée pour produire un brin d’ARN complémentaire. Plus précisément, la séquence de bases de l’ADN est d’abord copiée dans une molécule d’ARN, appelée ARN prémessager, par l’ARN messager (ARNm) polymérase. L’ARN prémessager possède une séquence de bases identique au brin codant de l’ADN. Les gènes sont constitués de séquences codant pour l’ARNm (exons) qui sont interrompues par des séquences non codantes de longueur variable, appelées introns. Les introns sont supprimés et les exons réunis avant que la traduction ne commence, dans un processus appelé épissage de l’ARNm. L’épissage de l’ARNm s’est avéré être un mécanisme important pour augmenter considérablement la polyvalence et la diversité de l’expression d’un seul gène. Elle a lieu dans le noyau chez les eucaryotes et dans le cytoplasme chez les bactéries et les archées et conduit à la formation d’ARNm matures. Plusieurs ARNm et produits protéiques différents peuvent naître d’un seul gène par l’inclusion ou l’exclusion sélective d’exons individuels des produits ARNm matures. Ce phénomène est appelé épissage alternatif de l’ARNm. Il permet à un seul gène de coder pour plusieurs ARNm et produits protéiques ayant des structures et des fonctions apparentées, mais distinctes1. Une fois les introns excisés de la molécule finale d’ARNm mature, celle-ci est exportée vers le cytoplasme à travers les pores nucléaires où elle se lie à des complexes protéine-ARN appelés ribosomes2. Les ribosomes contiennent deux sous-unités : la sous-unité 60S contient une seule grande molécule d’ARN ribosomal (28S) complexée avec plusieurs protéines, tandis que le composant ARN de la sous-unité 40S est une molécule d’ARN ribosomal plus petite (18S).
ARN
L’ARN, est une autre macromolécule essentielle à toutes les formes de vie connues. Comme l’ADN, l’ARN est constitué de nucléotides. Autrefois considérés comme jouant des rôles auxiliaires, les ARN sont maintenant compris comme faisant partie des acteurs régulateurs clés d’une cellule où ils catalysent des réactions biologiques, contrôlent et modulent l’expression des gènes, détectent et communiquent les réponses aux signaux cellulaires, etc. La structure chimique de l’ARN est très similaire à celle de l’ADN : chaque nucléotide est constitué d’une nucléobase un sucre ribose et un groupe phosphate. Il existe deux différences qui distinguent l’ADN de l’ARN : (a) l’ARN contient le sucre ribose, alors que l’ADN contient un sucre légèrement différent, le désoxyribose (un type de ribose auquel il manque un atome d’oxygène), et (b) l’ARN possède la nucléobase uracile alors que l’ADN contient la thymine. Contrairement à l’ADN, la plupart des molécules d’ARN sont monocaténaires et peuvent adopter des structures tridimensionnelles très complexes.
