4. F LUX DE L ’ INFORMATION GÉNÉTIQUE.S TRUCTURE ET EXPRESSION DES G È NES. 107
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
R ÉSUMÉ
Le matériel génétique de tous les êtres vivants est
constitué d’ADN ; l’expression finale du message
contenu dans ce dernier est traduite en termes de
protéines, grâce à des mécanismes qui s’avèrent
aussi universels. Une catégorie de molécules intermédiaires, les ARN, est toujours mise en œuvre,
mais les modalités de leur intervention dans la
synthèse des chaînes polypeptidiques sont très
diverses. Les phénomènes fondamentaux de synthèse des ARN (transcription), et de synthèse des
protéines (traduction), sont basés sur le principe
simple de la colinéarité, selon lequel une correspondance point par point existe entre toutes les
molécules linéaires qui sont mises en jeu.
Le recopiage des longues molécules d’ADN en
ARN nécessite, outre les précurseurs de ce dernier,
une enzyme capable de reconnaître le brin d’ADN
à transcrire ainsi que des signaux indiquant le
point de départ et le point d’arrêt du processus, le
long de ce dernier. Trois catégories principales
d’ARN sont produites : les ARNr, qui entrent dans
la constitution des ribosomes, les ARNm, qui spécifient directement les protéines, et les ARNt, qui
servent d’adaptateurs pour aligner les acides aminés dans l’ordre des codons portés par l’ARNm.
La machinerie de synthèse des protéines est
constituée par les ribosomes qui, avec l’aide des
ARNt, fonctionnent comme une surface active permettant à la fois le décryptage du message
contenu dans les ARNm et l’allongement de la
chaîne polypeptidique.
Les gènes de protéines présentent une organisation très différente chez les Procaryotes et les
Eucaryotes ; chez les premiers, ils sont organisés
en opérons fournissant des ARNm polygéniques,
et permettant de fabriquer plusieurs protéines distinctes ; chez les seconds, ces gènes ont une organisation complexe, discontinue, mais qui conduit à
produire un ARNm monogénique.
La régulation de l’expression des gènes chez les
Procaryotes relève essentiellement de mécanismes
mettant en jeu des répresseurs protéiques
(contrôle négatif), agissant dans le cadre de systèmes inductibles ou répressibles.
La synthèse des protéines nécessite des enzymes,
une machinerie et des étapes qui sont très voisines
chez tous les êtres vivants. La première d’entre
elles est l’étape capitale de charge des ARNt par
leurs acides aminés spécifiques, grâce aux aminoacyl-ARNt synthétases. La phase de démarrage
conduit ensuite à la reconnaissance du premier
codon AUG, ce qui permet le positionnement correct du ribosome sur la bonne phase de lecture.
L’élongation de la chaîne polypeptidique implique
le déplacement relatif du ribosome le long de
l’ARNm, codon après codon, et se termine au
niveau des codons stop, avec l’intervention de facteurs protéiques spécifiques.
En raison de profondes différences dans leur organisation, il existe des caractéristiques propres aux
Procaryotes et aux Eucaryotes, en ce qui concerne
les aspects cellulaires de la traduction.
moins de 5%sont codées et fabriquées sur place,
toutes les autres étant codées par des gènes
nucléaires et fabriquées dans le hyaloplasme, sur
des ribosomes libres, puis importées (voir
chapitre 9) ; l’expression consacrée : organites
semi-autonomes, semble donc très exagérée.
Les mitochondries ou les plastes contiennent un
grand nombre de compartiments tels que : membranes externe et interne, espace intermembranaire, sacs thylakoïdiens, matrice ou stroma ; des
mécanismes précis d’adressage et d’importation
doivent permettre aux chaînes polypeptidiques
d’origine exogène d’entrer dans les organites et
d’y trouver exactement leur place. De façon générale, la biogenèse de ces organites pose des problèmes importants de coordination entre
l’expression des deux types de génomes, car les
protéines d’origine exogène et endogène s’associent pour former des complexes mixtes plurienzymatiques de grande taille.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
R ÉSUMÉ
Le matériel génétique de tous les êtres vivants est
constitué d’ADN ; l’expression finale du message
contenu dans ce dernier est traduite en termes de
protéines, grâce à des mécanismes qui s’avèrent
aussi universels. Une catégorie de molécules intermédiaires, les ARN, est toujours mise en œuvre,
mais les modalités de leur intervention dans la
synthèse des chaînes polypeptidiques sont très
diverses. Les phénomènes fondamentaux de synthèse des ARN (transcription), et de synthèse des
protéines (traduction), sont basés sur le principe
simple de la colinéarité, selon lequel une correspondance point par point existe entre toutes les
molécules linéaires qui sont mises en jeu.
Le recopiage des longues molécules d’ADN en
ARN nécessite, outre les précurseurs de ce dernier,
une enzyme capable de reconnaître le brin d’ADN
à transcrire ainsi que des signaux indiquant le
point de départ et le point d’arrêt du processus, le
long de ce dernier. Trois catégories principales
d’ARN sont produites : les ARNr, qui entrent dans
la constitution des ribosomes, les ARNm, qui spécifient directement les protéines, et les ARNt, qui
servent d’adaptateurs pour aligner les acides aminés dans l’ordre des codons portés par l’ARNm.
La machinerie de synthèse des protéines est
constituée par les ribosomes qui, avec l’aide des
ARNt, fonctionnent comme une surface active permettant à la fois le décryptage du message
contenu dans les ARNm et l’allongement de la
chaîne polypeptidique.
Les gènes de protéines présentent une organisation très différente chez les Procaryotes et les
Eucaryotes ; chez les premiers, ils sont organisés
en opérons fournissant des ARNm polygéniques,
et permettant de fabriquer plusieurs protéines distinctes ; chez les seconds, ces gènes ont une organisation complexe, discontinue, mais qui conduit à
produire un ARNm monogénique.
La régulation de l’expression des gènes chez les
Procaryotes relève essentiellement de mécanismes
mettant en jeu des répresseurs protéiques
(contrôle négatif), agissant dans le cadre de systèmes inductibles ou répressibles.
La synthèse des protéines nécessite des enzymes,
une machinerie et des étapes qui sont très voisines
chez tous les êtres vivants. La première d’entre
elles est l’étape capitale de charge des ARNt par
leurs acides aminés spécifiques, grâce aux aminoacyl-ARNt synthétases. La phase de démarrage
conduit ensuite à la reconnaissance du premier
codon AUG, ce qui permet le positionnement correct du ribosome sur la bonne phase de lecture.
L’élongation de la chaîne polypeptidique implique
le déplacement relatif du ribosome le long de
l’ARNm, codon après codon, et se termine au
niveau des codons stop, avec l’intervention de facteurs protéiques spécifiques.
En raison de profondes différences dans leur organisation, il existe des caractéristiques propres aux
Procaryotes et aux Eucaryotes, en ce qui concerne
les aspects cellulaires de la traduction.
moins de 5%sont codées et fabriquées sur place,
toutes les autres étant codées par des gènes
nucléaires et fabriquées dans le hyaloplasme, sur
des ribosomes libres, puis importées (voir
chapitre 9) ; l’expression consacrée : organites
semi-autonomes, semble donc très exagérée.
Les mitochondries ou les plastes contiennent un
grand nombre de compartiments tels que : membranes externe et interne, espace intermembranaire, sacs thylakoïdiens, matrice ou stroma ; des
mécanismes précis d’adressage et d’importation
doivent permettre aux chaînes polypeptidiques
d’origine exogène d’entrer dans les organites et
d’y trouver exactement leur place. De façon générale, la biogenèse de ces organites pose des problèmes importants de coordination entre
l’expression des deux types de génomes, car les
protéines d’origine exogène et endogène s’associent pour former des complexes mixtes plurienzymatiques de grande taille.