Fabriquer une protéine : transcrire, épisser, traduire
Un gène est une recette écrite en ADN, enfermée dans le noyau. Pour fabriquer la protéine qu'elle décrit, la cellule en fait une copie mobile (l'ARN messager), puis lit cette copie au ribosome. Trois verbes résument tout : transcrire, épisser, traduire.
1Vue d'ensemble : du gène à la protéine active
Toute l'information d'une protéine est stockée dans l'ADN, mais l'ADN ne quitte jamais le noyau et n'est jamais lu directement par les ribosomes. La cellule procède donc en deux grands temps, dans deux compartiments différents.
- La transcription recopie la séquence d'ADN en un ARN. Elle a lieu dans le noyau. C'est l'étape qui permet de lire le matériel génétique.
- La traduction convertit la séquence de l'ARN messager en une séquence d'acides aminés (la protéine). Elle a lieu dans le cytoplasme, sur les ribosomes. C'est l'étape qui permet d'exprimer l'information génétique.
Entre les deux s'insère une maturation (l'épissage) qui nettoie l'ARN, et à la fin une maturation/exportation qui rend la protéine active. Le schéma ci-dessous donne la carte complète : garde-la en tête, chaque section qui suit zoome sur une de ses flèches.
Pense au gène comme à un livre précieux enfermé dans une bibliothèque (le noyau) : interdit de le sortir. Pour cuisiner, on en fait une photocopie jetable d'une seule recette (l'ARN messager), qu'on emporte à la cuisine (le cytoplasme). Là, le cuisinier (le ribosome) suit la photocopie ligne par ligne pour assembler le plat (la protéine). L'original reste intact et protégé.
2La transcription : recopier l'ADN en ARN
La transcription fabrique un ARN dont la séquence est dictée par l'ADN. L'ouvrière de l'étape est une enzyme, l'ARN polymérase.
Synthèse d'un brin d'ARN pré-messager à partir d'un brin d'ADN servant de modèle. L'ARN polymérase sépare les deux brins de l'ADN, puis polymérise les nucléotides libres du noyau un par un, en respectant la complémentarité des bases avec le brin lu.
Trois règles gouvernent l'étape, et chacune est un piège classique de QCM.
- Un seul brin est copié : le brin matrice. L'ARN est complémentaire de ce brin.
- T devient U : dans l'ARN, l'uracile (U) remplace la thymine (T). Il n'y a pas de thymine dans l'ARN.
- Sens 5 3 : l'ARN est toujours synthétisé du bout 5 vers le bout 3.
- complémentarité des bases : A face à T (ou U), G face à C. Dans l'ARN, là où le brin matrice porte un A, l'ARN porte un U.
- 5 et 3 : les deux extrémités d'un brin d'acide nucléique (le 5 porte un phosphate, le 3 porte un OH libre). Ils donnent le sens de lecture.
Le brin lu par l'enzyme (le brin matrice) est aussi appelé brin non codant (ou template strand). C'est contre-intuitif mais logique : comme l'ARN est son complémentaire, ce brin n'a pas la même séquence que la protéine, donc ne code pas directement. À l'inverse, le brin non transcrit est le brin codant : sa séquence est identique à l'ARNm (à T/U près), c'est l' image commode qu'on utilise pour retrouver rapidement l'ARN.
brin transcrit = matrice = non codant brin non transcrit = codant
| Les quatre bases | ||||
|---|---|---|---|---|
| ADN | Adénine | Thymine | Guanine | Cytosine |
| ARN | Adénine | Uracile | Guanine | Cytosine |
Seule différence de lettres : l'ARN troque la thymine (T) contre l'uracile (U).
Brin matrice lu par l'enzyme : 3'-T A C G G A-5'.
On écrit l'ARN complémentaire (AU, TA, GC, CG), dans le sens 53 :
5'-A U G C C U-3' Vérification par le brin codant (matrice complémentée, TU) : 5'-A T G C C T-3' A U G C C U. ✓
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- 3. L'épissage : du pré-ARNm à l'ARNm mature
- 4. Le code génétique : lire les codons
- 5. La traduction : les acteurs et les trois étapes
- … et 1 de plus
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