Synthèse des protéines et traduction

La synthèse des protéines, ou traduction, est le processus par lequel le ribosome lit la séquence d'un ARN messager et assemble la chaîne correspondante d'acides aminés en une protéine. C'est l'étape qui convertit le code génétique en molécules fonctionnelles de la cellule et représente la destination des acides aminés traités ailleurs dans le métabolisme des protéines et des acides aminés.

Definition

La traduction est la synthèse, catalysée par le ribosome, d'un polypeptide dont la séquence d'acides aminés est spécifiée par les codons d'un ARN messager, en utilisant les aminoacyl-ARN de transfert comme adaptateurs qui lisent le code génétique.

Scope

Cette entrée décrit comment les acides aminés sont activés et appariés aux codons par la synthèse des aminoacyl-ARNt, ainsi que les phases d'initiation, d'élongation et de terminaison de la traduction sur le ribosome, de même que les principaux points de régulation du processus. Elle traite la traduction comme un processus biochimique et moléculaire.

Core questions

• Comment chaque acide aminé est-il lié à l'ARN de transfert qui reconnaît son codon ?
• Comment le ribosome sélectionne-t-il le site de démarrage et lit-il les codons dans le cadre de lecture ?
• Comment le taux de traduction est-il régulé en réponse aux conditions cellulaires ?

Key concepts

• Code génétique et appariement codon-anticodon
• Aminoacyl-ARNt synthétases et chargement des ARNt
• Ribosome et les sites A, P et E
• Initiation, élongation et terminaison
• Facteurs d'initiation de la traduction et régulation
• Profilage ribosomique comme méthode de mesure

Mechanisms

Chaque acide aminé est d'abord lié à son ARN de transfert (ARNt) cognat par une aminoacyl-ARNt synthétase, une réaction dépendante de l'ATP dont la précision, y compris la relecture (proofreading), détermine la fidélité du code génétique. Les ARNt chargés délivrent les acides aminés au ribosome, où la traduction se déroule en trois phases. Lors de l'initiation, la petite sous-unité ribosomique, aidée par des facteurs d'initiation, localise le codon de démarrage, généralement par balayage (scanning) chez les eucaryotes, et la grande sous-unité s'y joint. Lors de l'élongation, le ribosome se déplace codon par codon, catalysant la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés successifs dans son centre peptidyl-transférase tandis que les ARNt circulent à travers ses sites A, P et E. La terminaison se produit lorsqu'un codon stop est reconnu par des facteurs de libération (release factors) et que le polypeptide achevé est libéré. L'initiation est la phase la plus fortement régulée ; son contrôle par les facteurs d'initiation permet aux cellules d'ajuster rapidement la production globale et message-spécifique de protéines. Le profilage ribosomique (ribosome profiling) permet de mesurer la traduction à l'échelle du génome avec une résolution quasi-codonique.

Clinical relevance

La traduction est la cible de plusieurs classes d'antibiotiques qui exploitent les différences entre les ribosomes bactériens et humains, et sa régulation est altérée dans de nombreux états pathologiques. Cette entrée décrit le mécanisme et la manière dont il est étudié, et ne fournit pas de conseils de traitement individuels.

Evidence & guidelines

Le mécanisme et sa régulation relèvent de la biologie moléculaire établie, étayée par une vaste littérature primaire et de synthèse ; il s'agit d'un sujet de référence plutôt qu'un domaine de directives cliniques.

History

Le code génétique a été déchiffré dans les années 1960 grâce aux travaux de Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana et d'autres, tandis que la découverte de l'ARN de transfert comme adaptateur par Mahlon Hoagland et ses collègues a expliqué comment le code est lu. Des études structurales et biochimiques ultérieures ont élucidé le ribosome et les facteurs contrôlant chaque phase de la traduction.

Key figures

• Marshall Nirenberg
• Har Gobind Khorana
• Mahlon Hoagland
• Alan Hinnebusch

Seminal works

• ibba-soll-2000
• sonenberg-hinnebusch-2009
• jackson-2010

Frequently asked questions

Quel est le rôle de l'ARN de transfert dans la traduction ?

L'ARN de transfert agit comme un adaptateur : chaque ARNt chargé transporte un acide aminé spécifique et apparie son anticodon avec le codon correspondant sur l'ARN messager, permettant ainsi au ribosome d'ajouter le bon acide aminé au fur et à mesure qu'il lit le code.

Pourquoi l'étape d'initiation de la traduction est-elle si importante pour la régulation ?

L'initiation engage le ribosome à produire une protéine ; ainsi, son contrôle par des facteurs d'initiation permet à la cellule d'augmenter ou de diminuer rapidement la production de protéines, de manière générale ou pour des messages spécifiques, en fonction de ses besoins.