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Cours : Biologie > Chapitre 18
Leçon 2: Translation ou traductionARNt et ribosomes
Structure et rôles des ARN de transfert et des ribosomes. Codons, anticodons et appariement bancal. Aminoacyl-ARNt synthétase.
Introduction
La traduction nécessite un équipement spécialisé. Tout comme vous n'iriez pas jouer au tennis sans votre raquette et votre balle, une cellule est incapable de traduire un ARNm en protéine sans deux équipements moléculaires : les ribosomes et les ARNt.
- Les ribosomes offrent une structure où la traduction peut se dérouler. Ils catalysent également la réaction qui lie les acides aminés pour fabriquer une nouvelle protéine.
- Les ARNt (ARN de transfert) transportent des acides aminés jusqu'au ribosome. Ils agissent comme des "ponts", en associant un codon de l'ARNm à l'acide aminé correspondant.
Ici, on va regarder de plus près les ribosomes et les ARNt. Si vous n'êtes pas encore familier avec l'ARN (qui signifie acide ribonucléique), je vous recommande vivement de consulter la section sur les acides nucléiques afin que vous puissiez mieux comprendre cet article !
Les ribosomes : sites de la traduction
La traduction a lieu à l'intérieur de structures appelées ribosomes, qui sont faites d'ARN et de protéines. Les ribosomes organisent la traduction et catalysent la réaction qui connecte les acides aminés pour constituer une chaîne protéique.
Structure du ribosome
Un ribosome est composé de deux éléments de base : une grande et une petite sous-unité. Au cours de la traduction, les deux sous-unités s'assemblent autour d'une molécule d'ARNm, formant un ribosome complet. Le ribosome avance le long de l'ARNm, codon après codon, à mesure que chacun est lu et traduit en un polypeptide (chaîne protéique). Puis, une fois la traduction terminée, les deux sous-unités se détachent à nouveau et peuvent être réutilisées.
Dans son ensemble, le ribosome est composé d'environ un tiers de protéines et de deux tiers d'ARN ribosomiques (ARNr). Les ARNr semblent responsables de la majeure partie de la structure et de la fonction du ribosome, alors que les protéines aident les ARNr à changer de forme à mesure qu'ils catalysent les réactions chimiques
Ci-dessous, vous pouvez visualiser un modèle 3D du ribosome. Les protéines sont colorées en bleu, tandis que les brins d'ARNr sont en jaune et orange. La tache verte marque le site actif, lequel catalyse la réaction reliant les acides aminés pour faire une protéine. C'est surprenant de voir que le ribosome est plissé, comme la surface de notre cerveau !
Le ribosome dispose de sillons pour les ARNt
Comme on l'a vu brièvement dans l'introduction, les molécules appelées ARN de transfert (ARNt) apportent des acides aminés jusqu'au ribosome. Nous allons en apprendre davantage sur les ARNt et leur fonctionnement dans la section suivante.
Pour l'instant, gardez à l'esprit que le ribosome possède trois sillons pour les ARNt : le site A, le site P et le site E. Les ARNt progressent à travers ces sites (de A à P, puis à E) à mesure qu'ils transportent des acides aminés pour la traduction.
Pour en savoir plus sur le "travail" unique de chaque site, consultez l'article sur les étapes de la traduction.
Qu'est-ce qu'un ARNt ?
Un ARN de transfert (ARNt) est un type particulier de molécule d'ARN. Son travail est de faire correspondre un codon de l'ARNm à l'acide aminé pour lequel il code. On peut l'envisager comme une sorte de "pont" moléculaire entre les deux.
Chaque ARNt contient un ensemble de trois nucléotides appelés un anticodon. L'anticodon d'un ARNt donné peut se lier à un ou quelques codons spécifiques sur l'ARNm. La molécule d'ARNt contient également un acide aminé : plus précisément, celui encodé par les codons auxquels se lie l'ARNt.
Il existe de nombreux types d'ARNt qui flottent dans une cellule, chacun doté de son propre anticodon et de l'acide aminé correspondant. En fait, on rencontre généralement
Certains ARNt se lient à plusieurs codons ("appariement bancal")
Certains ARNt peuvent s'apparier avec plus d'un codon. Au début, cela semble assez bizarre. Une base A ne s'associe-t-elle pas avec un U, et un G avec un C ?
Eh bien... pas toujours. (La biologie est pleine de surprises, n'est-ce pas ?) Les paires de bases atypiques — entre les nucléotides autres que A-U et G-C — peuvent se former à la troisième position du codon, selon un phénomène connu sous le nom d'appariement bancal.
L'appariement bancal ne respecte pas les règles normales, mais il dispose de ses propres règles. Par exemple, un G dans l'anticodon peut s'associer à un C ou à un U (mais pas à un A ou à un G) au niveau de la troisième position du codon, comme indiqué ci-dessous
Vous vous demandez peut-être pourquoi une cellule "s'encombre" d'un tel phénomène ? La réponse est peut-être que l'appariement bancal permet à moins d'ARNt de couvrir tous les codons du code génétique, tout en s'assurant que le code est lu avec précision.
La structure 3D d'un ARNt
J'aime représenter les ARNt comme de petits rectangles, pour préciser ce qui se passe (et pour avoir beaucoup d'espace pour y noter les lettres de l'anticodon). Mais un véritable ARNt a en fait une forme beaucoup plus intéressante, qui facilite son travail.
Un ARNt, comme celui modélisé ci-dessous, est fabriqué à partir d'un seul brin d'ARN (tout comme un ARNm). Cependant, le brin prend une structure 3D complexe, car des paires de bases se forment entre les nucléotides des différentes parties de la molécule. Cela génère des régions doubles brins et des boucles, ce qui replie l'ARNt en forme de L.
Une extrémité du L porte l'anticodon, tandis que l'autre contient le site de fixation de l'acide aminé. Les différents ARNt présentent des structures légèrement différentes, ce qui est important pour s'assurer qu'ils chargent l'acide aminé approprié.
Chargement d'un ARNt avec un acide aminé
Comment le bon acide aminé est-il associé à l'ARNt approprié (en s'assurant que les codons sont lus correctement) ?
Les enzymes appelées aminoacyl-ARNt synthétases s'occupent de ce travail très important.
Il existe une enzyme synthétase différente pour chaque acide aminé, qui reconnaît uniquement l'acide aminé et ses ARNt (et pas les autres). Une fois que l'acide aminé et ses ARNt sont attachés à l'enzyme, l'enzyme les connecte ensemble, par le biais d'une réaction alimentée par la "monnaie énergétique" ou molécule d'adénosine triphosphate (ATP).
Parfois, une aminoacyl-ARNt synthétase fait une erreur et s'associe au mauvais acide aminé (un acide qui "ressemble" à sa cible exacte). Par exemple, la thréonine synthétase attrape parfois par accident la sérine et l'attache à l'ARNt de la thréonine. Heureusement, la thréonine synthétase dispose d'un site de relecture qui libère l'acide aminé de l'ARNt s'il n'est pas correct
Le choix de la méthode
Une fois qu'ils sont chargés avec l'acide aminé approprié, comment les ARNt interagissent-ils avec les ARNm et les ribosomes pour construire une toute nouvelle protéine ? Vous en apprendrez plus sur le fonctionnement de ce processus dans le prochain article sur les étapes de la traduction.
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