- Traduction génétique
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Transcription et traduction génétique : schéma général
La traduction est l'interprétation des codons de l'ARNm en acides aminés. Le code génétique est le système de correspondances (code) permettant à l'ARN d'être traduit en protéine par une cellule. La traduction s'effectue dans le cytoplasme, elle nécessite des acides aminés qui sont polymérisés selon l'ordre donné par les codons de l'ARNm. Elle a aussi besoin d'énergie, des ribosomes, des ARNt, de l'activité enzymatique et d'un plan apporté par l'ARNm.
Sommaire
Processus
On peut diviser la traduction en cinq phases principales : la liaison du ribosome et de l'ARNm, l'initiation, l'élongation, la terminaison et le recyclage des sous unités
Initiation
Le mécanisme de démarrage de la traduction est différent chez les eucaryotes et chez les bactéries. Dans tous les cas, c'est la petite sous-unité du ribosome (30S ou 40S) qui effectue cette étape qui aboutit à l'interaction entre le codon de démarrage sur l'ARN messager et l'anticodon d'un ARNt spécifique appelé ARNt initiateur ou ARNt de démarrage. Cet ARNt a un anticodon complémentaire du codon de démarrage AUG et porte le premier acide aminé qui sera incorporé dans la protéine, une méthionine.
Chez les bactéries, la reconnaissance du codon de démarrage se fait grâce à l'interaction entre une séquence spécifique située sur l'ARN messager juste en amont et l'extrémité 3' de l'ARN ribosomique 16S, appelé séquence Shine-Dalgarno. Ceci permet le recrutement du ribosome sur des codons de démarrage internes de l'ARNm, en particulier dans les ARN polycistroniques. D'autre part la première méthionine portée par l'ARNt de démarrage est formylée sur sa fonction amine. Le premier acide aminé incorporé est donc une formylméthioine. Le recrutement de ce premier ARNt nécessite l'intervention de trois facteurs de démarrage ou facteurs d'initiations, appelés IF1, IF2 et IF3.
Chez les eucaryotes, le principal mécanisme de reconnaissance du codon de démarrage est l'initiation par balayage ou scanning. L'extrémité 5' des ARN messagers est modifiée par une structure appelée coiffe, qui est spécifiquement reconnue par un complexe de facteurs de démarrage de la traduction, eIF4F. Ce complexe recrute la petite sous-unité du ribosome 40S et l'ARNt de démarrage qui vont ensuite glisser à partir de l'extrémité 5' de l'ARNm jusqu'à rencontrer le premier codon de démarrage AUG. Ce mécanisme nécessite l'intervention de facteurs d'initiation additionnels : eIF2, eIF3, eIF5A eIF5B.
Dans tous les cas, c'est l'interaction entre l'anticodon de l'ARNt de démarrage et le codon d'initiation qui constitue l'évènement déclencheur de la traduction. Il y a alors hydrolyse du GTP associé au facteur IF2 (bactéries) ou eIF2 (eucaryotes), dissociation des différents facteurs et recrutement de la grande sous-unité ribosomique (50S ou 60S).
Chez les eucaryotes, il existe deux mécanismes alternatifs d'initiation, que l'on retrouve en particulier dans les systèmes viraux : l'initiation par IRES et le shunt. (cf. liens externes)
Élongation
Le ribosome se déplace alors de codon en codon au niveau de l'ARNm, et associe chaque codon à un ARNt lui correspondant qui apporte le bon acide aminé au bon endroit. Un cycle d'élongation permet d'accrocher un acide aminé. Ce nouvel acide aminé est relié au peptide en cours d'élongation grâce à une liaison peptidique créée par un ribozyme qui est ici l'ARNr 28S contenu dans la grande sous-unité ribosomique. L'énergie nécessaire à la formation de cette liaison peptidique est contenue dans la liaison ARNt - acide aminé de sorte que la formation des liaisons peptidiques ne nécessite aucune énergie extérieure (pas de consommation d'ATP). Les ARNt déchargés de leur acide aminé sont libérés au fur et à mesure. La chaîne d'acides aminés s'allonge suivant un ordre précis donné par les codons de l'ARNm.
Terminaison
Quand le ribosome parvient au niveau d'un codon stop (il en existe 3 dans tout le code génétique : UGA, UAG ou UAA, ne correspondant à aucun acide aminé) il y a action des facteurs de terminaison. Ces facteurs sont au nombre de deux chez les eucaryotes (eRF1 et eRF3) et au nombre de 3 chez les procaryotes (RF1, RF2, RF3). Les facteurs de classe I (eRF1 et RF1, RF2) reconnaissent directement les codons stop, alors que les facteurs de classe II ont une activité GTPase qui a pour but de stimuler le relargage des facteurs de classe I. On peut noter ici une différence majeure, qui est que le facteur eucaryote eRF1 reconnaît les trois codons stop, alors que chez les procaryotes RF1 reconnaît les codons UAG et UAA, et RF2 UGA, UAA. Ce dernier facteur est exprimé grâce à un événement de décalage du cadre de lecture qui sert de mécanisme d'autorégulation traductionnelle du facteur RF2. Chez les eucaryotes le mécanisme de dissociation et de recyclage du ribosome demeurent largement incompris alors qu'il est beaucoup mieux décrit chez les procaryotes. Chez ces derniers un quatrième facteur (le RRF) agit en combinaison avec les facteurs IF3 et EFG pour provoquer la dissociation complète des deux sous unités du ribosome. L'action de ces facteurs a pu être visualisée par cryo-EM.
Note
Un ARNm peut être traduit par plusieurs ribosomes à la fois. L'ensemble formé par un ARNm et plusieurs ribosomes se déplaçant dessus s'appelle un polysome. Comme le phénomène de traduction a lieu plusieurs fois en même temps, il est donc fréquent de trouver des protéines identiques fabriquées à partir d'un même ARNm. On dit que la traduction est amplifiée.
Voir aussi
Liens externes
- 3 types d'initiation chez les eucaryotes
- Baptiste Deleplace (2003), La traduction (une approche ludique de la traduction de l'ARN m en chaîne polypeptidique).
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