chapitre 17 Du gène à la protéine 383
acide aminé, la méthionine (Met), et il sert aussi de signal de
« départ ». Les messages génétiques commencent généralement
par le codon AUG. Celui-ci indique où le dispositif de synthèse
protéique doit entreprendre la traduction de l’ARNm.
(Étant donné que AUG code également pour la méthionine, toutes les chaînes peptidiques nouvellement synthétisées débutent par cet acide aminé. Plus tard, une enzyme
peut détacher celui-ci du polypeptide.)
En consultant la figure 17.5, vous pouvez remarquer que
le code génétique est redondant ; il n’est cependant jamais
ambigu. Le tryptophane et la méthionine sont les deux seuls
acides aminés désignés par un unique codon. Tous les autres
acides aminés sont désignés par au moins deux codons et
certains par six (redondance). Par exemple, GAA et GAG
donnent tous deux l’acide glutamique. Toutefois, aucun
codon ne code pour plus d’un acide aminé (il n’y a pas d’ambiguïté). La redondance du code n’est pas seulement l’effet
du hasard. Dans de nombreux cas, les codons « synonymes »
ne diffèrent que par la troisième base nucléotidique du triplet.
Plus loin dans ce chapitre, nous verrons un des avantages de
cette redondance.
Un message écrit ne peut être compris que si les symboles
sont lus dans le bon ordre et selon les bons groupements ;
c’est ce que l’on appelle le cadre de lecture. Prenons, par
exemple, la phrase suivante : « Ils ont élu roi mon ami qui fut
ému. » Si l’on forme des groupements erronés en commençant
au mauvais endroit, le message devient incompréhensible :
« lso nté lur oim ona miq uif uté mu. » Le cadre de lecture
revêt une importance cruciale dans le langage moléculaire
de la cellule. La synthèse du court segment polypeptidique
représenté à la figure 17.4 ne se déroule correctement que si
la lecture des nucléotides d’ARNm se fait de gauche à droite
(59 → 39) et selon les groupements suivants : UGG UUU GGC
UCA. Bien qu’aucun espace ne sépare les différents codons
dans le message génétique, celui-ci est lu comme une série de
mots de seulement trois lettres par les enzymes de la synthèse
protéique de la cellule. En d’autres termes, les codons ne se
chevauchent pas. Ils sont lus successivement et non comme
une série de triplets qui se recouvrent (UGGUUU, etc.), ce
qui produirait un message totalement différent.
L’évolution du code génétique
évolutIon
Le code génétique est presque universel ; il est
le même chez des organismes aussi différents que la plus simple
des Bactéries aux Animaux et aux Végétaux les plus complexes. Par exemple, la traduction du codon CCG de l’ARNm
donne l’acide aminé proline chez tous les organismes dont on
a examiné le code génétique. Au cours d’expériences de laboratoire, on a réussi à traduire des ARNm et à transcrire et
traduire des gènes d’une espèce après les avoir transplantés
chez une autre, parfois avec des résultats très étonnants,
comme le montre la figure 17.6 ! Par exemple, il est possible
de programmer des bactéries en y insérant un gène humain
pour leur faire produire certaines protéines utiles sur le plan
médical, comme l’insuline humaine. Dans le domaine de la
biotechnologie, des applications de cette nature ont abouti
m Figure 17.5 Le tableau des codons pour l’ARNm. Dans ce
tableau, on désigne les trois bases d’un codon d’ARNm par première,
deuxième et troisième base. Elles sont lues dans le sens 59 → 39 de l’ARNm.
(Exercez-vous à vous servir de ce tableau en trouvant les codons de la
figure 17.4.) Le codon AUG code pour l’acide aminé méthionine (Met) ; il
constitue aussi un signal de « départ » montrant l’endroit où les ribosomes
doivent commencer à traduire l’ARNm. Trois des 64 codons sont des signaux
d’« arrêt » indiquant où les ribosomes terminent la traduction. Voir la
figure 5.16 (p. 87) pour une liste des noms complets des acides aminés.
UCU
UCC
UCA
UCG
UAU
UAC
UGU
UGC
UGG Trp
UUU
UUC
UUA
UUG
Phe
Leu
Tyr
Cys
Ser
CUU
CUC
CUA
CUG
CCU
CCC
CCA
CCG
Pro
CAU
CAC
CAA
CAG
His
Gln
CGU
CGC
CGA
CGG
Arg
Ile
AUU
AUC
AUA
ACU
ACC
ACA
ACG
Thr
AAU
AAC
AAA
AAG
Asn
Lys
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
Gly
Ser
Arg
GAU
GAC
GAA
GAG
Asp
Glu
GCU
GCC
GCA
GCG
Ala
Val
GUU
GUC
GUA
GUG
UAA Arrêt
UAG Arrêt
UGA Arrêt
AUG Met ou
départ
Leu
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
Première base de l’ARNm (extrémité 5 du codon)
Deuxième base de l’ARNm
Troisième base de l’ARNm (extrémité 3 du codon)
m Figure 17.6 L’expression des gènes de différentes espèces.
Comme les diverses formes de vie possèdent un code génétique commun,
il est possible de programmer une espèce afin qu’elle produise des protéines
propres à une autre espèce ; pour ce faire, on y introduit de l’ADN provenant
de cette dernière.
(a) Plant de tabac exprimant
un gène de luciole.
La luminescence jaune est
produite par une réaction
chimique catalysée
par une protéine produite
par un gène de luciole.
(b) Porc exprimant un gène
de méduse. Des chercheurs ont
injecté le gène d’une protéine
fluorescente dans des ovules
de porc fécondés. Un des œufs
s’est développé pour donner
ce porc fluorescent.
acide aminé, la méthionine (Met), et il sert aussi de signal de
« départ ». Les messages génétiques commencent généralement
par le codon AUG. Celui-ci indique où le dispositif de synthèse
protéique doit entreprendre la traduction de l’ARNm.
(Étant donné que AUG code également pour la méthionine, toutes les chaînes peptidiques nouvellement synthétisées débutent par cet acide aminé. Plus tard, une enzyme
peut détacher celui-ci du polypeptide.)
En consultant la figure 17.5, vous pouvez remarquer que
le code génétique est redondant ; il n’est cependant jamais
ambigu. Le tryptophane et la méthionine sont les deux seuls
acides aminés désignés par un unique codon. Tous les autres
acides aminés sont désignés par au moins deux codons et
certains par six (redondance). Par exemple, GAA et GAG
donnent tous deux l’acide glutamique. Toutefois, aucun
codon ne code pour plus d’un acide aminé (il n’y a pas d’ambiguïté). La redondance du code n’est pas seulement l’effet
du hasard. Dans de nombreux cas, les codons « synonymes »
ne diffèrent que par la troisième base nucléotidique du triplet.
Plus loin dans ce chapitre, nous verrons un des avantages de
cette redondance.
Un message écrit ne peut être compris que si les symboles
sont lus dans le bon ordre et selon les bons groupements ;
c’est ce que l’on appelle le cadre de lecture. Prenons, par
exemple, la phrase suivante : « Ils ont élu roi mon ami qui fut
ému. » Si l’on forme des groupements erronés en commençant
au mauvais endroit, le message devient incompréhensible :
« lso nté lur oim ona miq uif uté mu. » Le cadre de lecture
revêt une importance cruciale dans le langage moléculaire
de la cellule. La synthèse du court segment polypeptidique
représenté à la figure 17.4 ne se déroule correctement que si
la lecture des nucléotides d’ARNm se fait de gauche à droite
(59 → 39) et selon les groupements suivants : UGG UUU GGC
UCA. Bien qu’aucun espace ne sépare les différents codons
dans le message génétique, celui-ci est lu comme une série de
mots de seulement trois lettres par les enzymes de la synthèse
protéique de la cellule. En d’autres termes, les codons ne se
chevauchent pas. Ils sont lus successivement et non comme
une série de triplets qui se recouvrent (UGGUUU, etc.), ce
qui produirait un message totalement différent.
L’évolution du code génétique
évolutIon
Le code génétique est presque universel ; il est
le même chez des organismes aussi différents que la plus simple
des Bactéries aux Animaux et aux Végétaux les plus complexes. Par exemple, la traduction du codon CCG de l’ARNm
donne l’acide aminé proline chez tous les organismes dont on
a examiné le code génétique. Au cours d’expériences de laboratoire, on a réussi à traduire des ARNm et à transcrire et
traduire des gènes d’une espèce après les avoir transplantés
chez une autre, parfois avec des résultats très étonnants,
comme le montre la figure 17.6 ! Par exemple, il est possible
de programmer des bactéries en y insérant un gène humain
pour leur faire produire certaines protéines utiles sur le plan
médical, comme l’insuline humaine. Dans le domaine de la
biotechnologie, des applications de cette nature ont abouti
m Figure 17.5 Le tableau des codons pour l’ARNm. Dans ce
tableau, on désigne les trois bases d’un codon d’ARNm par première,
deuxième et troisième base. Elles sont lues dans le sens 59 → 39 de l’ARNm.
(Exercez-vous à vous servir de ce tableau en trouvant les codons de la
figure 17.4.) Le codon AUG code pour l’acide aminé méthionine (Met) ; il
constitue aussi un signal de « départ » montrant l’endroit où les ribosomes
doivent commencer à traduire l’ARNm. Trois des 64 codons sont des signaux
d’« arrêt » indiquant où les ribosomes terminent la traduction. Voir la
figure 5.16 (p. 87) pour une liste des noms complets des acides aminés.
UCU
UCC
UCA
UCG
UAU
UAC
UGU
UGC
UGG Trp
UUU
UUC
UUA
UUG
Phe
Leu
Tyr
Cys
Ser
CUU
CUC
CUA
CUG
CCU
CCC
CCA
CCG
Pro
CAU
CAC
CAA
CAG
His
Gln
CGU
CGC
CGA
CGG
Arg
Ile
AUU
AUC
AUA
ACU
ACC
ACA
ACG
Thr
AAU
AAC
AAA
AAG
Asn
Lys
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
Gly
Ser
Arg
GAU
GAC
GAA
GAG
Asp
Glu
GCU
GCC
GCA
GCG
Ala
Val
GUU
GUC
GUA
GUG
UAA Arrêt
UAG Arrêt
UGA Arrêt
AUG Met ou
départ
Leu
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
Première base de l’ARNm (extrémité 5 du codon)
Deuxième base de l’ARNm
Troisième base de l’ARNm (extrémité 3 du codon)
m Figure 17.6 L’expression des gènes de différentes espèces.
Comme les diverses formes de vie possèdent un code génétique commun,
il est possible de programmer une espèce afin qu’elle produise des protéines
propres à une autre espèce ; pour ce faire, on y introduit de l’ADN provenant
de cette dernière.
(a) Plant de tabac exprimant
un gène de luciole.
La luminescence jaune est
produite par une réaction
chimique catalysée
par une protéine produite
par un gène de luciole.
(b) Porc exprimant un gène
de méduse. Des chercheurs ont
injecté le gène d’une protéine
fluorescente dans des ovules
de porc fécondés. Un des œufs
s’est développé pour donner
ce porc fluorescent.