Traitement et épissage de l'ARN

Comment un transcrit primaire brut est coiffé, épissé et polyadénylé pour devenir un ARN messager mature — et comment l'épissage alternatif augmente la production de protéines d'un génome.

Definition

Le traitement de l'ARN est l'ensemble des modifications qui maturent un transcrit primaire, principalement l'ajout de la coiffe 5', l'élimination des introns par épissage, et le clivage 3' et la polyadénylation ; l'épissage est l'excision précise des introns et la ligature des exons réalisée par le spliceosome.

Scope

Ce sujet aborde les modifications co- et post-transcriptionnelles qui convertissent un transcrit primaire eucaryote en un ARNm fonctionnel : la coiffe 5', l'élimination des introns et la jonction des exons par le spliceosome, ainsi que le clivage 3' et la polyadénylation. Il couvre également l'épissage alternatif comme source de diversité protéique. Le traitement des ARN non codants est mentionné mais développé plus en détail dans le domaine de la biologie de l'ARN.

Core questions

• Pourquoi les gènes eucaryotes sont-ils interrompus par des introns, et comment ceux-ci sont-ils éliminés ?
• Quelles modifications protègent et définissent les extrémités d'un ARNm ?
• Comment le spliceosome reconnaît-il avec précision les limites exon-intron ?
• Comment l'épissage alternatif permet-il à un gène de coder plusieurs protéines ?

Key theories

Organisation des gènes discontinus

Les séquences codantes des protéines eucaryotes sont interrompues par des introns qui sont transcrits mais éliminés de l'ARNm mature, une découverte qui a établi que les gènes et leurs transcrits finaux ne sont pas colinéaires.

L'épissage alternatif comme générateur de diversité

En joignant différentes combinaisons d'exons à partir du même transcrit primaire, l'épissage alternatif permet à un seul gène de spécifier plusieurs protéines distinctes, augmentant considérablement la complexité du protéome.

Mechanisms

Au fur et à mesure de la transcription, le transcrit naissant reçoit une coiffe 5' modifiée qui le protège et facilite les étapes ultérieures. Les introns sont éliminés par le spliceosome, un complexe de petites ribonucléoprotéines nucléaires qui reconnaît les séquences des sites d'épissage, rapproche les extrémités des introns et catalyse deux réactions de transestérification qui excisent l'intron sous forme de lasso et joignent les exons flanquants. L'extrémité 3' est générée par clivage au niveau d'un signal de polyadénylation, suivi de l'ajout d'une queue poly(A). L'utilisation régulée de sites d'épissage alternatifs produit différents ARNm matures à partir d'un seul transcrit.

Clinical relevance

Les mutations qui perturbent les sites d'épissage ou les facteurs d'épissage sont à l'origine de nombreuses maladies génétiques, et des thérapies ciblant l'épissage ont été développées pour certaines d'entre elles ; présenté comme une signification plutôt que comme une directive clinique.

History

La découverte en 1977 des gènes discontinus par les groupes de Sharp et Roberts a remis en question l'hypothèse de la colinéarité des gènes et des ARNm et a lancé l'étude de l'épissage ; le spliceosome et l'épissage alternatif ont ensuite été caractérisés, un travail reconnu par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1993.

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts

Seminal works

• berget1977
• lodish2016

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un intron et un exon ?

Les introns sont des séquences intercalaires éliminées du transcrit primaire lors de l'épissage ; les exons sont les segments retenus et assemblés dans l'ARNm mature.

Pourquoi la coiffe 5' est-elle importante ?

Elle protège l'ARNm de la dégradation et est reconnue par la machinerie qui exporte et traduit ensuite le message.