chapitre 17 Du gène à la protéine 401
Qu’est-ce qu’un gène ?
Reconsidérons la question
Au cours des derniers chapitres, notre définition du gène a
progressé. Nous avons commencé par le concept mendélien,
selon lequel le gène est une unité héréditaire discontinue
définissant un caractère phénotypique (chapitre 14). Puis,
nous avons vu que Morgan et ses collaborateurs ont associé les
gènes à des loci spécifiques situés sur les chromosomes (chapitre 15). Ensuite, nous avons montré qu’un gène est une
région d’une molécule d’ADN d’un chromosome portant une
séquence nucléotidique précise (chapitre 16). Enfin, dans le
présent chapitre, nous avons examiné une définition fonctionnelle du gène : il s’agit d’une séquence d’ADN qui code
pour une chaîne polypeptidique spécifique. (La figure 17.26,
à la page suivante, résume le processus qui va du gène, selon
la définition moderne, au polypeptide dans une cellule eucaryote.) Toutes ces définitions peuvent être utiles selon le
contexte dans lequel on étudie les gènes.
Manifestement, le principe selon lequel un gène code
pour un polypeptide est trop simple. Ainsi, chez les Eucaryotes, la plupart des gènes comportent des segments non
codants (comme les introns), de sorte qu’une grande partie
de la chaîne d’ADN ne correspond à aucun segment au niveau
des polypeptides. Les spécialistes de la biologie moléculaire
considèrent souvent que les promoteurs et certaines régions
régulatrices de l’ADN font partie du gène même s’ils ne sont
pas transcrits. Ces séquences d’ADN ne sont pas transcrites, mais il est possible de considérer qu’elles font partie
du gène fonctionnel puisqu’elles sont nécessaires à la transcription. Notre définition du gène doit aussi être assez large
pour englober les segments d’ADN qui sont transcrits en
ARNr, en ARNt et en d’autres types d’ARN qui ne sont pas
traduits. Ces gènes ne produisent aucun polypeptide, mais
jouent des rôles essentiels dans la cellule. On en arrive à la
définition suivante : un gène est une région de l’ADN qui peut
être exprimée pour produire un produit final fonctionnel, soit un
polypeptide, soit une molécule d’ARN.
Cependant, quand on considère les phénotypes, il est souvent utile de commencer par s’intéresser aux gènes qui
codent pour des polypeptides. Dans le présent chapitre, nous
avons appris comment un gène ordinaire est exprimé au
niveau moléculaire, à savoir par transcription en ARNm, puis
par traduction en un polypeptide qui forme une protéine
dotée d’une structure et d’une fonction spécifiques. Les protéines, pour leur part, expriment le phénotype observable de
l’organisme.
Un type donné de cellule n’exprime qu’un sous-ensemble
de ses gènes. C’est là une caractéristique essentielle chez
les organismes multicellulaires : vous auriez des ennuis si les
cellules du cristallin de vos yeux se mettaient à exprimer
les gènes des protéines des cheveux, qui sont normalement
exprimés seulement dans les cellules des follicules pileux !
L’expression génique est donc soumise à une régulation précise. Dans le prochain chapitre, nous aborderons l’étude de la
régulation génique en commençant par celle des Bactéries,
qui est relativement simple, et nous continuerons ensuite
avec les Eucaryotes.
retour sur le ConCept 17.6
1. Le couplage des processus illustré à la figure 17.25
pourrait-il se retrouver dans une cellule eucaryote ?
Expliquez votre réponse.
2.
et sI ?
Dans les cellules eucaryotes, on a trouvé
que les ARNm ont un arrangement circulaire dans
lequel des protéines retiennent une queue poly-A
près d’une coiffe 59. Comment cet arrangement
peut-il accroître l’efficacité de la traduction ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 17.25 Le couplage de la transcription et de la traduction
chez les Bactéries. Dans les cellules bactériennes, la traduction de l’ARNm
peut commencer dès que la première extrémité (5’) de la molécule d’ARNm
se détache de la matrice d’ADN. La micrographie (MET) montre la transcription d’un brin d’ADN d’E. coli par des molécules d’ARN polymérase.
Chacune de celles-ci engendre un brin d’ARNm déjà en cours de traduction par les ribosomes. Les polypeptides nouvellement synthétisés ne sont
pas visibles dans la micrographie, mais sont illustrés dans le schéma.
Laquelle des molécules d’ARNm a commencé la transcription
en premier ? Sur cet ARNm, quel ribosome a commencé la traduction
en premier ?
?
Sens de
la transcription
ARNm
ADN
ARN polymérase
Polyribosome
ARN
polymérase
Polyribosome
ADN
ARNm (extrémité 5)
Ribosome
Polypeptide
(extrémité
N-terminale)
0,25 Rm
(84 000 w)
Qu’est-ce qu’un gène ?
Reconsidérons la question
Au cours des derniers chapitres, notre définition du gène a
progressé. Nous avons commencé par le concept mendélien,
selon lequel le gène est une unité héréditaire discontinue
définissant un caractère phénotypique (chapitre 14). Puis,
nous avons vu que Morgan et ses collaborateurs ont associé les
gènes à des loci spécifiques situés sur les chromosomes (chapitre 15). Ensuite, nous avons montré qu’un gène est une
région d’une molécule d’ADN d’un chromosome portant une
séquence nucléotidique précise (chapitre 16). Enfin, dans le
présent chapitre, nous avons examiné une définition fonctionnelle du gène : il s’agit d’une séquence d’ADN qui code
pour une chaîne polypeptidique spécifique. (La figure 17.26,
à la page suivante, résume le processus qui va du gène, selon
la définition moderne, au polypeptide dans une cellule eucaryote.) Toutes ces définitions peuvent être utiles selon le
contexte dans lequel on étudie les gènes.
Manifestement, le principe selon lequel un gène code
pour un polypeptide est trop simple. Ainsi, chez les Eucaryotes, la plupart des gènes comportent des segments non
codants (comme les introns), de sorte qu’une grande partie
de la chaîne d’ADN ne correspond à aucun segment au niveau
des polypeptides. Les spécialistes de la biologie moléculaire
considèrent souvent que les promoteurs et certaines régions
régulatrices de l’ADN font partie du gène même s’ils ne sont
pas transcrits. Ces séquences d’ADN ne sont pas transcrites, mais il est possible de considérer qu’elles font partie
du gène fonctionnel puisqu’elles sont nécessaires à la transcription. Notre définition du gène doit aussi être assez large
pour englober les segments d’ADN qui sont transcrits en
ARNr, en ARNt et en d’autres types d’ARN qui ne sont pas
traduits. Ces gènes ne produisent aucun polypeptide, mais
jouent des rôles essentiels dans la cellule. On en arrive à la
définition suivante : un gène est une région de l’ADN qui peut
être exprimée pour produire un produit final fonctionnel, soit un
polypeptide, soit une molécule d’ARN.
Cependant, quand on considère les phénotypes, il est souvent utile de commencer par s’intéresser aux gènes qui
codent pour des polypeptides. Dans le présent chapitre, nous
avons appris comment un gène ordinaire est exprimé au
niveau moléculaire, à savoir par transcription en ARNm, puis
par traduction en un polypeptide qui forme une protéine
dotée d’une structure et d’une fonction spécifiques. Les protéines, pour leur part, expriment le phénotype observable de
l’organisme.
Un type donné de cellule n’exprime qu’un sous-ensemble
de ses gènes. C’est là une caractéristique essentielle chez
les organismes multicellulaires : vous auriez des ennuis si les
cellules du cristallin de vos yeux se mettaient à exprimer
les gènes des protéines des cheveux, qui sont normalement
exprimés seulement dans les cellules des follicules pileux !
L’expression génique est donc soumise à une régulation précise. Dans le prochain chapitre, nous aborderons l’étude de la
régulation génique en commençant par celle des Bactéries,
qui est relativement simple, et nous continuerons ensuite
avec les Eucaryotes.
retour sur le ConCept 17.6
1. Le couplage des processus illustré à la figure 17.25
pourrait-il se retrouver dans une cellule eucaryote ?
Expliquez votre réponse.
2.
et sI ?
Dans les cellules eucaryotes, on a trouvé
que les ARNm ont un arrangement circulaire dans
lequel des protéines retiennent une queue poly-A
près d’une coiffe 59. Comment cet arrangement
peut-il accroître l’efficacité de la traduction ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 17.25 Le couplage de la transcription et de la traduction
chez les Bactéries. Dans les cellules bactériennes, la traduction de l’ARNm
peut commencer dès que la première extrémité (5’) de la molécule d’ARNm
se détache de la matrice d’ADN. La micrographie (MET) montre la transcription d’un brin d’ADN d’E. coli par des molécules d’ARN polymérase.
Chacune de celles-ci engendre un brin d’ARNm déjà en cours de traduction par les ribosomes. Les polypeptides nouvellement synthétisés ne sont
pas visibles dans la micrographie, mais sont illustrés dans le schéma.
Laquelle des molécules d’ARNm a commencé la transcription
en premier ? Sur cet ARNm, quel ribosome a commencé la traduction
en premier ?
?
Sens de
la transcription
ARNm
ADN
ARN polymérase
Polyribosome
ARN
polymérase
Polyribosome
ADN
ARNm (extrémité 5)
Ribosome
Polypeptide
(extrémité
N-terminale)
0,25 Rm
(84 000 w)