384 trOiSiÈMe partie La génétique
à de nombreux développements très intéressants, dont nous
parlerons au chapitre 20.
Le code génétique n’est pas absolument universel : il existe
des systèmes de traduction dans lesquels certains codons
diffèrent de ceux de la majorité des organismes. On trouve de
légères variations dans le code génétique des gènes du noyau
de certains Eucaryotes unicellulaires (paramécies, par exemple)
et dans les gènes des organites (mitochondries et chloroplastes) de certaines espèces. Malgré ces exceptions, la signification évolutive de la quasi-universalité du code génétique
est claire. Ce langage a dû apparaître assez tôt dans l’histoire
de la vie pour se retrouver chez les ancêtres communs à tous
les organismes actuels. L’existence d’un vocabulaire génétique commun nous rappelle les liens de parenté qui unissent
toutes les formes de vie présentes sur Terre.
retour sur le ConCept 17.1
1. FAItes des lIens Dans un rapport de recherche portant sur l’alcaptonurie publié en 1902, Garrod affirmait que les humains recevaient deux « caractères »
(allèles) pour une enzyme particulière et que les deux
parents devaient contribuer à une version erronée
pour que la maladie apparaisse chez le descendant.
De nos jours, ce désordre serait-il appelé dominant
ou récessif ? Voir le concept 14.4, pages 314 à 321.
2. Combien d’acides aminés le polypeptide produit
par un ARNm poly-G long de 30 nucléotides
contiendra-t-il et de quelle nature seront
ces acides aminés ?
3. FAItes un dessIn Soit un brin matrice d’un gène
contenant la séquence 39-TTCAGTCGT-59. Dessinez
la séquence non codante et la séquence de l’ARNm
en indiquant les extrémités 59 et 39 de chacun.
Comparez les deux séquences.
4.
et sI ?
FAItes un dessIn Imaginez que le brin
non transcrit de la question 3 a été transcrit à la place
de la séquence de la matrice. Dessinez la séquence
de l’ARNm et traduisez-la à l’aide de la figure 17.5.
(Faites attention aux extrémités 59 et 39.) Dites si la
protéine synthétisée à partir du brin non transcrit
sera fonctionnelle, pour autant qu’elle soit
synthétisée.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
17.2
La transcription est la synthèse de l’arN
à partir de l’aDN : une étude détaillée
Après ces considérations sur l’aspect linguistique et la signification du code génétique du point de vue de l’évolution,
abordons plus en détail la transcription, la première étape de
l’expression génique.
Les composantes moléculaires
de la transcription
L’ARN messager est transcrit à partir du brin matrice d’un
gène. Il transmet l’information de l’ADN aux structures cellulaires assurant la synthèse des protéines. Une enzyme appelée
ARN polymérase écarte les deux brins d’ADN et assemble
les nucléotides complémentaires de l’ARN au brin matrice
de l’ADN (figure 17.7). À l’instar des ADN polymérases,
qui assurent la réplication de l’ADN, les ARN polymérases
ne peuvent assembler un polynucléotide que dans le sens
59 → 39. Par contre, contrairement aux ADN polymérases, les
ARN polymérases peuvent commencer la synthèse d’une
chaîne sans l’aide d’une amorce.
Des séquences particulières de nucléotides dans l’ADN
marquent le début et la fin de la transcription du gène. La
séquence d’ADN à laquelle l’ARN polymérase se lie pour
commencer la transcription est appelée promoteur. Celui-ci
agit comme un guide qui oriente le travail de l’ARN polymérase. Chez les Bactéries, la séquence qui marque la fin de la
transcription est appelée terminateur. (Le mécanisme de
la terminaison chez les Eucaryotes est différent ; nous le décrirons plus loin.) En biologie moléculaire, on nomme « aval » le
sens dans lequel s’effectue la transcription et « amont » le sens
opposé. Ces termes désignent également les positions relatives
des séquences de nucléotides de l’ADN et de l’ARN. Par
conséquent, la séquence du promoteur dans l’ADN se situe
en amont du terminateur. L’unité de transcription est le
segment d’ADN transcrit en molécule d’ARN.
Chez les Bactéries, il n’existe qu’un seul type d’ARN polymérase, et cette enzyme synthétise l’ARNm et d’autres sortes
d’ARN intervenant dans la synthèse des protéines, comme
l’ARN ribosomal. Par contre, les noyaux des Eucaryotes renferment au moins trois types d’ARN polymérase. C’est l’ARN
polymérase II qui effectue la synthèse de l’ARNm. Les autres
ARN polymérases transcrivent les molécules d’ARN qui ne
sont pas traduites en protéines. Dans cette section, consacrée
à la transcription, nous commencerons par les aspects de la
synthèse de l’ARNm qui sont communs aux Bactéries et aux
organismes eucaryotes. Ensuite, nous verrons quelques-unes
des différences principales entre ces deux groupes.
La synthèse d’un transcrit d’arN
Les trois étapes de la transcription illustrées à la figure 17.7
et dont il est question plus loin sont l’initiation, l’élongation et
la terminaison de la chaîne d’ARN. À l’aide de la figure 17.7,
apprenez à les reconnaître et familiarisez-vous avec les termes
qui s’y rapportent.
La liaison de l’ARN polymérase
et l’initiation de la transcription
Le promoteur d’un gène inclut le point de départ de la
transcription (le nucléotide à partir duquel la synthèse de l’ARN
commence). Il couvre habituellement plusieurs douzaines
de paires de nucléotides, voire plus, en amont du point de
départ. L’ARN polymérase se lie au promoteur à un endroit et
dans un sens précis, marquant ainsi le début de la transcription et déterminant lequel des deux brins de l’hélice d’ADN
sera transcrit.
à de nombreux développements très intéressants, dont nous
parlerons au chapitre 20.
Le code génétique n’est pas absolument universel : il existe
des systèmes de traduction dans lesquels certains codons
diffèrent de ceux de la majorité des organismes. On trouve de
légères variations dans le code génétique des gènes du noyau
de certains Eucaryotes unicellulaires (paramécies, par exemple)
et dans les gènes des organites (mitochondries et chloroplastes) de certaines espèces. Malgré ces exceptions, la signification évolutive de la quasi-universalité du code génétique
est claire. Ce langage a dû apparaître assez tôt dans l’histoire
de la vie pour se retrouver chez les ancêtres communs à tous
les organismes actuels. L’existence d’un vocabulaire génétique commun nous rappelle les liens de parenté qui unissent
toutes les formes de vie présentes sur Terre.
retour sur le ConCept 17.1
1. FAItes des lIens Dans un rapport de recherche portant sur l’alcaptonurie publié en 1902, Garrod affirmait que les humains recevaient deux « caractères »
(allèles) pour une enzyme particulière et que les deux
parents devaient contribuer à une version erronée
pour que la maladie apparaisse chez le descendant.
De nos jours, ce désordre serait-il appelé dominant
ou récessif ? Voir le concept 14.4, pages 314 à 321.
2. Combien d’acides aminés le polypeptide produit
par un ARNm poly-G long de 30 nucléotides
contiendra-t-il et de quelle nature seront
ces acides aminés ?
3. FAItes un dessIn Soit un brin matrice d’un gène
contenant la séquence 39-TTCAGTCGT-59. Dessinez
la séquence non codante et la séquence de l’ARNm
en indiquant les extrémités 59 et 39 de chacun.
Comparez les deux séquences.
4.
et sI ?
FAItes un dessIn Imaginez que le brin
non transcrit de la question 3 a été transcrit à la place
de la séquence de la matrice. Dessinez la séquence
de l’ARNm et traduisez-la à l’aide de la figure 17.5.
(Faites attention aux extrémités 59 et 39.) Dites si la
protéine synthétisée à partir du brin non transcrit
sera fonctionnelle, pour autant qu’elle soit
synthétisée.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
17.2
La transcription est la synthèse de l’arN
à partir de l’aDN : une étude détaillée
Après ces considérations sur l’aspect linguistique et la signification du code génétique du point de vue de l’évolution,
abordons plus en détail la transcription, la première étape de
l’expression génique.
Les composantes moléculaires
de la transcription
L’ARN messager est transcrit à partir du brin matrice d’un
gène. Il transmet l’information de l’ADN aux structures cellulaires assurant la synthèse des protéines. Une enzyme appelée
ARN polymérase écarte les deux brins d’ADN et assemble
les nucléotides complémentaires de l’ARN au brin matrice
de l’ADN (figure 17.7). À l’instar des ADN polymérases,
qui assurent la réplication de l’ADN, les ARN polymérases
ne peuvent assembler un polynucléotide que dans le sens
59 → 39. Par contre, contrairement aux ADN polymérases, les
ARN polymérases peuvent commencer la synthèse d’une
chaîne sans l’aide d’une amorce.
Des séquences particulières de nucléotides dans l’ADN
marquent le début et la fin de la transcription du gène. La
séquence d’ADN à laquelle l’ARN polymérase se lie pour
commencer la transcription est appelée promoteur. Celui-ci
agit comme un guide qui oriente le travail de l’ARN polymérase. Chez les Bactéries, la séquence qui marque la fin de la
transcription est appelée terminateur. (Le mécanisme de
la terminaison chez les Eucaryotes est différent ; nous le décrirons plus loin.) En biologie moléculaire, on nomme « aval » le
sens dans lequel s’effectue la transcription et « amont » le sens
opposé. Ces termes désignent également les positions relatives
des séquences de nucléotides de l’ADN et de l’ARN. Par
conséquent, la séquence du promoteur dans l’ADN se situe
en amont du terminateur. L’unité de transcription est le
segment d’ADN transcrit en molécule d’ARN.
Chez les Bactéries, il n’existe qu’un seul type d’ARN polymérase, et cette enzyme synthétise l’ARNm et d’autres sortes
d’ARN intervenant dans la synthèse des protéines, comme
l’ARN ribosomal. Par contre, les noyaux des Eucaryotes renferment au moins trois types d’ARN polymérase. C’est l’ARN
polymérase II qui effectue la synthèse de l’ARNm. Les autres
ARN polymérases transcrivent les molécules d’ARN qui ne
sont pas traduites en protéines. Dans cette section, consacrée
à la transcription, nous commencerons par les aspects de la
synthèse de l’ARNm qui sont communs aux Bactéries et aux
organismes eucaryotes. Ensuite, nous verrons quelques-unes
des différences principales entre ces deux groupes.
La synthèse d’un transcrit d’arN
Les trois étapes de la transcription illustrées à la figure 17.7
et dont il est question plus loin sont l’initiation, l’élongation et
la terminaison de la chaîne d’ARN. À l’aide de la figure 17.7,
apprenez à les reconnaître et familiarisez-vous avec les termes
qui s’y rapportent.
La liaison de l’ARN polymérase
et l’initiation de la transcription
Le promoteur d’un gène inclut le point de départ de la
transcription (le nucléotide à partir duquel la synthèse de l’ARN
commence). Il couvre habituellement plusieurs douzaines
de paires de nucléotides, voire plus, en amont du point de
départ. L’ARN polymérase se lie au promoteur à un endroit et
dans un sens précis, marquant ainsi le début de la transcription et déterminant lequel des deux brins de l’hélice d’ADN
sera transcrit.