Ribosomes et traduction

La traduction est le processus par lequel le ribosome lit les codons d'un ARN messager et assemble la chaîne correspondante d'acides aminés. Le ribosome est un grand complexe d'ARN ribosomal et de protéines, organisé en une petite sous-unité qui décode l'ARNm et une grande sous-unité qui catalyse la formation de liaisons peptidiques. Des études structurales ont montré que cette catalyse est réalisée par l'ARN ribosomal, faisant du ribosome un ribozyme.

Definition

La traduction est la synthèse d'un polypeptide médiatisée par le ribosome, au cours de laquelle les ARN de transfert acheminent les acides aminés correspondant aux codons successifs de l'ARNm et le cœur d'ARN du ribosome catalyse la formation de liaisons peptidiques entre eux.

Scope

Ce sujet couvre la structure du ribosome et de ses sous-unités, les trois phases de la traduction (initiation, élongation, terminaison), les rôles de l'ARN de transfert et du code génétique, ainsi que la régulation de l'initiation de la traduction en tant que point de contrôle de l'expression génique. Il s'agit d'une référence en biologie moléculaire et ne fournit aucun conseil clinique.

Core questions

• Comment un codon d'ARNm est-il apparié à l'acide aminé correct ?
• Quels sont les rôles des petites et grandes sous-unités ribosomales ?
• Comment le début et la fin de la traduction sont-ils définis ?
• Pourquoi l'initiation est-elle l'étape régulée principale de la traduction ?

Key concepts

• Petites et grandes sous-unités ribosomales
• ARN ribosomal et protéines ribosomales
• Sites de liaison des ARNt A, P et E
• ARN de transfert et aminoacylation
• Le code génétique et l'appariement codon-anticodon
• Initiation, élongation et terminaison
• Centre peptidyltransférase
• Initiation de la traduction dépendante de la coiffe

Key theories

Le ribosome en tant que ribozyme

Des structures à haute résolution de la grande sous-unité ont placé uniquement l'ARN ribosomal, et non des protéines, au centre peptidyltransférase, soutenant l'idée que la formation de liaisons peptidiques est catalysée par l'ARN et est compatible avec une origine de la traduction dans un monde à ARN.

Mechanisms

Un ribosome s'assemble sur un ARNm, la petite sous-unité positionnant le codon de démarrage et un ARNt initiateur ; chez les eucaryotes, cette initiation dépendante de la coiffe est l'étape régulée majeure, contrôlée par des facteurs d'initiation (Sonenberg & Hinnebusch, 2009). Pendant l'élongation, les aminoacyl-ARNt entrent dans le site A, le centre peptidyltransférase de la grande sous-unité forme la liaison peptidique, et le ribosome se transloque de sorte que la chaîne s'allonge codon par codon ; des travaux structuraux ont localisé cette activité catalytique dans l'ARN ribosomal (Nissen et al., 2000). La reconnaissance d'un codon stop par des facteurs de libération met fin à la synthèse et libère le polypeptide achevé, qui se replie ensuite selon sa séquence (Anfinsen, 1973).

Clinical relevance

Parce que la traduction détermine quelles protéines une cellule fabrique et en quelles quantités, sa régulation est centrale pour la croissance cellulaire normale, et plusieurs antibiotiques agissent en ciblant les ribosomes bactériens. Cette entrée décrit le mécanisme et sa signification générale ; elle n'est pas un guide pour la sélection de médicaments ou les soins aux patients.

History

Les grandes lignes de la traduction, le code génétique et le rôle d'adaptateur de l'ARNt ont été établis par la biologie moléculaire du milieu du XXe siècle. Les structures cristallines à résolution atomique des sous-unités ribosomales vers 2000, y compris la démonstration que l'ARN forme le cœur catalytique (Nissen et al., 2000), ont transformé la compréhension du fonctionnement du ribosome et ont été reconnues par le prix Nobel de chimie 2009.

Key figures

• Thomas Steitz
• Venkatraman Ramakrishnan
• Ada Yonath
• Nahum Sonenberg

Seminal works

• nissen-2000
• sonenberg-2009

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre la transcription et la traduction ?

La transcription copie un gène d'ADN en ARN messager ; la traduction lit cet ARN messager sur le ribosome et construit la protéine correspondante. La traduction est l'étape de fabrication des protéines.

Pourquoi le ribosome est-il appelé ribozyme ?

Parce que son site catalytique, qui forme les liaisons peptidiques entre les acides aminés, est construit à partir d'ARN ribosomal plutôt que de protéines, le ribosome est une enzyme à ARN, ou ribozyme.