chapitre 17 Du gène à la protéine 389
certains gènes. Grâce à ce processus d’épissage différentiel,
des cellules peuvent produire des protéines légèrement différentes selon le type de tissu où le gène est présent et selon
le stade de développement de l’organisme. Les résultats du
Projet génome humain (dont il est question au chapitre 21)
permettent de penser que l’épissage différentiel de l’ARN est
l’une des raisons qui font que les humains possèdent à peu
près le même nombre de gènes qu’un nématode (ver rond).
L’épissage différentiel de l’ARN explique également pourquoi
un organisme produit un nombre de protéines différentes
beaucoup plus élevé que le nombre de ses gènes.
Les protéines ont souvent une architecture modulaire
comportant des régions structurales et fonctionnelles discontinues, appelées domaines. Par exemple, un des domaines
d’une protéine enzymatique peut comprendre le site actif de
celle-ci, alors qu’un autre permet à l’enzyme de se fixer à une
membrane cellulaire. Dans bon nombre de cas, des exons différents codent pour les multiples domaines d’une protéine
donnée (figure 17.13).
Par ailleurs, il se pourrait que la présence des introns dans
un gène favorise l’apparition de nouvelles protéines utiles
grâce à un processus appelé échange ou brassage d’exons. Les
introns rendraient plus probables les enjambements entre les
exons des allèles d’un gène (par la simple création de nouveaux sites possibles d’enjambement et sans interrompre les
séquences codantes). Il en résulterait de nouvelles combinaisons d’exons et de protéines présentant des modifications de
leur structure et de leur fonction. On peut également imaginer que des exons puissent se mélanger sur un même gène
ou s’intégrer à des gènes complètement différents. Ces deux
sortes d’échanges peuvent mener à l’apparition de protéines
ayant des fonctions nouvelles. Alors que la plupart des échanges
ou brassages n’aboutissent pas à des changements positifs, il
arrive qu’une variante génétique bénéfique apparaisse.
retour sur le ConCept 17.3
1. Comment les cellules humaines peuvent-elles
produire de 75 000 à 100 000 protéines différentes,
alors qu’il y a environ 20 000 gènes humains ?
2. En quoi l’épissage de l’ARN ressemble-t-il au montage
d’une bande vidéo ? Dans cette analogie, à quoi
pourraient correspondre les introns ?
3.
et sI ?
Si on traitait des cellules avec un agent
qui enlève la coiffe des ARNm, quelles seraient les
conséquences ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 17.12 Les rôles des complexes d’épissage et des
pRNPn dans l’épissage de l’ARN prémessager. Ce schéma ne montre
qu’une partie du transcrit d’ARN prémessager ; d’autres introns et exons
se trouvent en aval de ceux qui sont représentés ici. ➊ De petites ribonucléoprotéines nucléaires (pRNPn) et d’autres protéines forment une
association moléculaire appelée complexe d’épissage. Ce complexe se
fixe sur un ARN prémessager contenant des exons et des introns.
➋ À l’intérieur du complexe d’épissage, les bases azotées du petit ARN
nucléaire (pARNn) et des nucléotides situés sur des sites spécifiques le
long de l’intron s’apparient. ➌ Le complexe d’épissage découpe l’ARN
prémessager, ce qui libère l’intron rapidement dégradé et, en même
temps, réunit les exons par épissage. Puis, le complexe d’épissage
se dissocie et libère l’ARNm, qui ne contient plus que des exons.
Exon 1
Exon 2
ARNm
Composantes
du complexe
d’épissage
Intron
excisé
Complexe d’épissage
Intron
Transcrit d’ARN prémessager
Exon 2
Exon 1
5
5
5
Autres protéines
pRNPn
pARNn
Protéine
1
2
3
m Figure 17.13 La correspondance entre les exons et les domaines
des protéines.
ADN
Gène
Exon 2
Exon 1
Intron
Intron
Exon 3
Transcription
Maturation de l’ARN
Traduction
Polypeptide
Domaine 3
Domaine 1
Domaine 2
certains gènes. Grâce à ce processus d’épissage différentiel,
des cellules peuvent produire des protéines légèrement différentes selon le type de tissu où le gène est présent et selon
le stade de développement de l’organisme. Les résultats du
Projet génome humain (dont il est question au chapitre 21)
permettent de penser que l’épissage différentiel de l’ARN est
l’une des raisons qui font que les humains possèdent à peu
près le même nombre de gènes qu’un nématode (ver rond).
L’épissage différentiel de l’ARN explique également pourquoi
un organisme produit un nombre de protéines différentes
beaucoup plus élevé que le nombre de ses gènes.
Les protéines ont souvent une architecture modulaire
comportant des régions structurales et fonctionnelles discontinues, appelées domaines. Par exemple, un des domaines
d’une protéine enzymatique peut comprendre le site actif de
celle-ci, alors qu’un autre permet à l’enzyme de se fixer à une
membrane cellulaire. Dans bon nombre de cas, des exons différents codent pour les multiples domaines d’une protéine
donnée (figure 17.13).
Par ailleurs, il se pourrait que la présence des introns dans
un gène favorise l’apparition de nouvelles protéines utiles
grâce à un processus appelé échange ou brassage d’exons. Les
introns rendraient plus probables les enjambements entre les
exons des allèles d’un gène (par la simple création de nouveaux sites possibles d’enjambement et sans interrompre les
séquences codantes). Il en résulterait de nouvelles combinaisons d’exons et de protéines présentant des modifications de
leur structure et de leur fonction. On peut également imaginer que des exons puissent se mélanger sur un même gène
ou s’intégrer à des gènes complètement différents. Ces deux
sortes d’échanges peuvent mener à l’apparition de protéines
ayant des fonctions nouvelles. Alors que la plupart des échanges
ou brassages n’aboutissent pas à des changements positifs, il
arrive qu’une variante génétique bénéfique apparaisse.
retour sur le ConCept 17.3
1. Comment les cellules humaines peuvent-elles
produire de 75 000 à 100 000 protéines différentes,
alors qu’il y a environ 20 000 gènes humains ?
2. En quoi l’épissage de l’ARN ressemble-t-il au montage
d’une bande vidéo ? Dans cette analogie, à quoi
pourraient correspondre les introns ?
3.
et sI ?
Si on traitait des cellules avec un agent
qui enlève la coiffe des ARNm, quelles seraient les
conséquences ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 17.12 Les rôles des complexes d’épissage et des
pRNPn dans l’épissage de l’ARN prémessager. Ce schéma ne montre
qu’une partie du transcrit d’ARN prémessager ; d’autres introns et exons
se trouvent en aval de ceux qui sont représentés ici. ➊ De petites ribonucléoprotéines nucléaires (pRNPn) et d’autres protéines forment une
association moléculaire appelée complexe d’épissage. Ce complexe se
fixe sur un ARN prémessager contenant des exons et des introns.
➋ À l’intérieur du complexe d’épissage, les bases azotées du petit ARN
nucléaire (pARNn) et des nucléotides situés sur des sites spécifiques le
long de l’intron s’apparient. ➌ Le complexe d’épissage découpe l’ARN
prémessager, ce qui libère l’intron rapidement dégradé et, en même
temps, réunit les exons par épissage. Puis, le complexe d’épissage
se dissocie et libère l’ARNm, qui ne contient plus que des exons.
Exon 1
Exon 2
ARNm
Composantes
du complexe
d’épissage
Intron
excisé
Complexe d’épissage
Intron
Transcrit d’ARN prémessager
Exon 2
Exon 1
5
5
5
Autres protéines
pRNPn
pARNn
Protéine
1
2
3
m Figure 17.13 La correspondance entre les exons et les domaines
des protéines.
ADN
Gène
Exon 2
Exon 1
Intron
Intron
Exon 3
Transcription
Maturation de l’ARN
Traduction
Polypeptide
Domaine 3
Domaine 1
Domaine 2