Types et structure de l'ARN

Les principales classes d'ARN et les caractéristiques chimiques et structurales qui permettent à un acide nucléique simple brin de se replier en des formes capables de transporter de l'information, de construire des protéines et de catalyser des réactions.

Definition

Les types et la structure de l'ARN concernent les catégories d'acide ribonucléique dans les cellules et les caractéristiques de la chimie et du repliement de l'ARN — appariement des bases, motifs de structure secondaire et repliements tertiaires — qui déterminent le fonctionnement de chaque ARN.

Scope

Ce sujet couvre la chimie de l'ARN et ses principales classes — les ARN messagers, de transfert et ribosomiques, ainsi que la vaste catégorie des ARN non codants — et les principes structuraux qui distinguent l'ARN de l'ADN : le sucre ribose, l'uracile, la nature simple brin, et la capacité qui en résulte à former des structures secondaires appariées et des structures tertiaires repliées. Les fonctions catalytiques et régulatrices sont introduites ici et développées dans des sujets complémentaires.

Core questions

• En quoi l'ARN diffère-t-il chimiquement de l'ADN, et pourquoi est-ce important ?
• Quelles sont les principales classes d'ARN et leurs rôles ?
• Comment l'ARN simple brin se replie-t-il en structures définies ?
• Pourquoi la structure, plutôt que la seule séquence, détermine-t-elle de nombreuses fonctions de l'ARN ?

Key theories

Fonction déterminée par la structure

Parce que l'ARN est simple brin et se replie sur lui-même, sa fonction dépend des structures secondaires et tertiaires qu'il adopte, de sorte que les ARN de transfert et ribosomiques fonctionnent par leur forme, tout comme les protéines.

Spécificité chimique de l'ARN

Le groupe 2'-hydroxyle du ribose et l'utilisation de l'uracile rendent l'ARN plus réactif et moins stable que l'ADN, ce qui le rend adapté à des rôles transitoires et polyvalents ainsi qu'à la catalyse, plutôt qu'au stockage d'informations à long terme.

Mechanisms

L'ARN est construit à partir de ribonucléotides contenant du ribose et les bases adénine, guanine, cytosine et uracile. Étant typiquement une molécule simple brin, une molécule d'ARN se replie par appariement intramoléculaire des bases en épingles à cheveux, boucles et renflements qui constituent sa structure secondaire, laquelle se compacte ensuite en un repliement tertiaire stabilisé par des interactions supplémentaires et des ions métalliques. Les ARN messagers transmettent la séquence codante, les ARN de transfert adoptent un repliement en forme de L pour le décodage, les ARN ribosomiques forment le cœur structural et catalytique du ribosome, et divers ARN non codants utilisent leurs repliements pour guider, échafauder ou réguler.

Clinical relevance

La structure de l'ARN sous-tend l'action des éléments régulateurs structurés et est exploitée dans la conception de thérapies à base d'ARN et dans la compréhension des génomes des virus à ARN ; présenté comme une signification, non comme une orientation clinique.

History

Le séquençage et l'étude structurale des ARN de transfert et ribosomiques à partir des années 1960 ont révélé comment l'ARN simple brin se replie en des formes fonctionnelles précises, et l'analyse comparative de l'ARN ribosomique est ensuite devenue un fondement pour la classification du vivant, soulignant l'importance structurale de l'ARN.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

En quoi l'ARN est-il différent de l'ADN ?

L'ARN utilise le sucre ribose et la base uracile, est généralement simple brin et se replie en diverses structures, tandis que l'ADN utilise le désoxyribose et la thymine et forme une double hélice stable.

Pourquoi l'ARN peut-il accomplir des tâches que l'ADN ne peut pas ?

Sa nature simple brin et pliable permet à l'ARN d'adopter des formes qui se lient à des cibles et même catalysent des réactions, lui conférant une polyvalence fonctionnelle au-delà du stockage d'informations.