Découvrez le rôle crucial de l'ARN dans l'expression des gènes et la création de protéines. Apprenez les différences entre l'ARN et l'ADN, ainsi que les divers types d'ARN et leurs fonctions essentielles dans la cellule.
Le ribonucléique acide ou ARN (RNA – Ribonucleic acid) est l'une des trois principales macromolécules biologiques, aux côtés de l'ADN (DNA – deoxyribonucleic acid) et des protéines. Le flux d'information génétique dans la cellule va de l'ADN à travers l'ARN vers les protéines.
L'acide ribonucléique est similaire en structure à l'ADN, mais diffère par sa fonction. Les cellules utilisent l'acide ribonucléique pour divers processus. C'est précisément de ces processus dont nous allons parler.
Continuez à lire si vous souhaitez comprendre la nature de l'ARN, ses types et ce qui le distingue de l'ADN mieux connu.
Alors que l'ADN code les gènes, l'acide ribonucléique est crucial pour l'expression des gènes. Pendant le processus de transcription, l'acide ribonucléique est créé en lisant l'ADN à l'aide de l'enzyme ARN polymérase.
Le sous-type le plus important de l'acide ribonucléique est l'ARNm (ARN messager). Ce type d'ARNm transporte l'information de l'ADN et la transmet aux ribosomes pour créer des protéines. Les protéines sont les molécules qui effectuent des changements spécifiques dans le corps.
En d'autres termes, l'ARN est une copie de l'ADN contenant uniquement l'information nécessaire à un moment donné, tandis que les protéines sont les travailleurs qui aident à réaliser cette information.
Tout cela est connu sous le nom de dogme central de la biologie moléculaire.
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L'ARN et l'ADN ont un nombre étonnant de similarités, ce qui n'est pas surprenant car l'acide ribonucléique utilise littéralement l'ADN comme modèle principal.
Par exemple, les acides ribonucléique et déroxyribonucléique sont constitués de quatre blocs de construction nucléotidiques. L'ADN se compose de G (guanine), T (thymine), A (adénine) et C (cytosine). L'ARN est similaire, mais remplace T (thymine) par U (uracile). L'uracile ressemble en fait à la thymine, mais il lui manque un groupe méthyle. Une des façons de distinguer l'ADN de l'ARN est la présence de thymine et d'uracile.
En outre, l'ADN est bicaténaire, tandis que l'ARN est monocaténaire (il peut former des doubles brins, mais ce n'est pas l'état normal de l'acide ribonucléique).
Une différence essentielle entre l'ADN et l'ARN est le composant sucré de leurs nucléotides, qui peut être respectivement le désoxyribose ou le ribose. Les deux sucres sont similaires, mais le ribose a un groupe hydroxyle supplémentaire, ce qui entraîne la formation de molécules d'ARN non enroulées, contrairement aux molécules d'ADN.
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Pendant de nombreuses années, on pensait que l'ARN n'avait que trois rôles principaux dans la cellule : en tant que photocopie de l'ADN (matriciel – ARNm, également connu sous le nom d'ARN messager), en tant que liaison entre le code génétique et les blocs de construction des protéines (transport – ARNt), et en tant que composant structurel des organites cellulaires – les ribosomes (ribosomal – ARNr).
Cependant, ces dernières années, il est devenu clair que les rôles de l'acide ribonucléique sont beaucoup plus larges et intéressants. On sait maintenant que les acides ribonucléiques peuvent également agir comme des enzymes (appelés ribozymes) pour accélérer les réactions chimiques.
De plus, dans de nombreux virus, c'est l'ARN, et non l'ADN, qui porte l'information génétique virale. L'acide ribonucléique joue également un rôle important dans la régulation des processus cellulaires – de la division cellulaire, la différenciation et la croissance au vieillissement et à la mort des cellules.
Les défauts dans certains ARN sont impliqués dans de nombreuses maladies, y compris certains types de cancer.
Mais examinons les différents types d'acide ribonucléique et leurs rôles :
La création de protéines commence à l'intérieur du noyau de la cellule, où se trouve l'ADN. Une cellule copie les instructions de l'ADN, un processus que les scientifiques appellent la transcription, sur une chaîne d'ARN messager ou ARNm. Une fois créé, il sort du noyau, laissant l'ADN en sécurité à l'intérieur.
En dehors du noyau de la cellule, l'ARNm se lie à ce qui est connu sous le nom d'ARN ribosomal ou ARNr. Son travail est de décrypter le message dans l'ARN messager et d'utiliser cette information pour construire une nouvelle protéine.
Les protéines sont constituées de sous-unités appelées acides aminés. Le type d'ARNm lie les acides aminés ensemble dans le bon ordre, ce qui ne peut être réalisé sans lui, de sorte qu'ils travaillent toujours en équipe.
L'acide ribonucléique de transfert agit comme un taxi. Il transporte les acides aminés des zones des parties extérieures de la cellule (cytoplasme) vers la molécule de construction – celle de l'ARNr.
Ce qu'il faut retenir, c'est que tous les types codants d'acide ribonucléique travaillent ensemble pour créer les protéines nécessaires au fonctionnement des organismes vivants.
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La plupart de ces types remplissent des fonctions régulatrices.
Les plus populaires de cette catégorie sont les microARN (également appelés miARN). Ils peuvent couper l'ARNm en deux. Lorsque cela se produit, ces ARNm sont marqués pour être dégradés. Par conséquent, les miARN peuvent marquer l'ARN messager et désactiver la traduction des protéines. Ce type est donc généralement utilisé pour contrôler la quantité de protéines produites par l'ARNm.
Il existe également un sous-type très similaire, appelé petit ARN interférent (siARN), qui marque l'ARN pour la dégradation immédiatement après la transcription. Il peut être utilisé pour empêcher la création de toute protéine. De plus, il est souvent utilisé comme outil dans les laboratoires pour empêcher la création de certaines protéines et voir ensuite comment cela affecte d'autres processus biologiques.
L'acide ribonucléique amplificateur (eARN) a été découvert pour la première fois en 2010. Il est transcrit à partir de régions "amplificatrices" de l'ADN – des sites régulateurs connus pour améliorer l'expression des gènes. Il est également utilisé pour réguler la quantité d'ARNm produite par ce segment d'ADN.
Le petit ARN nucléolaire, appelé snoARN, aide à la modification chimique d'autres groupes d'acide ribonucléique. Ils peuvent aider à ajouter un groupe méthyle (CH3), un processus appelé méthylation, ou à convertir l'un des nucléotides en nucléoside uridine, qui est présent dans la structure de différents types d'ARN. Ce processus est appelé pseudouridylation.
Enfin, il y a les longs ARN non codants (lncARN). On pense qu'ils silencient de longues sections d'ADN. Ils participent également à la régulation de la division des cellules souches au début du développement de la vie.
L'acide ribonucléique a suscité un grand intérêt ces dernières années. Les virus ne sont pas des cellules. Cependant, ils portent leurs propres instructions génétiques. Le coronavirus responsable du COVID-19, par exemple, est un virus basé sur l'ARN. Cela signifie que ses instructions génétiques sont faites d'ARN, et non d'ADN. Les premiers vaccins pour lutter contre le COVID-19 se sont également concentrés sur l'ARNm.
Les vaccins fonctionnent en faisant croire au système immunitaire qu'un pathogène est présent. Ainsi, il construit une défense. Même après que l'effet du pathogène ou du vaccin s'estompe, nos corps se souviennent de l'apparence de l'envahisseur.
Le système immunitaire peut rester en état d'alerte pour détecter ce pathogène. S'il réapparaît, le corps l'identifie par ses caractéristiques uniques, qui sont des irritants pour le système immunitaire et sont appelés antigènes.
Généralement, cette réaction rapide tue le pathogène avant même que nous ne soyons conscients qu'il a envahi l'organisme.
Le vaccin traditionnel fonctionne en exposant le corps à un pathogène (généralement tué ou affaibli) ou à un semblable de pathogène. Même un pathogène mort peut déclencher une réponse immunitaire, car il a encore des antigènes à sa surface. Si le véritable pathogène apparaît plus tard, le vaccin a préparé le système immunitaire à l'attaque.
Les vaccins à ARN fonctionnent différemment. Au lieu d'introduire un pathogène ou un semblable de pathogène, ils transmettent les instructions pour créer l'un des antigènes du pathogène. Mais cela suffit pour que le corps apprenne à quoi faire attention. Pour le vaccin COVID-19, ces molécules d'ARNm donnent des instructions au corps qui l'aident à détecter les signes de la protéine du virus.
Vous êtes maintenant conscient du rôle central de l'acide ribonucléique dans la cellule, il n'est donc pas surprenant que des maladies puissent survenir si des erreurs se produisent dans sa production ou sa dégradation, affectant la fonctionnalité de la molécule.
La production et la dégradation de l'acide ribonucléique sont des processus complexes, passant par de nombreuses étapes au niveau moléculaire.
Des exemples de maladies résultant d'erreurs à ces étapes, entraînant une modification de l'ARN, incluent l'atrophie musculaire spinale, la protoporphyrie érythropoïtique, le syndrome de Prader-Willi et de nombreux types de cancer.
Par conséquent, les recherches sur l'acide ribonucléique sont très prometteuses pour de nouvelles approches thérapeutiques pour des maladies pour lesquelles il n'y avait pas de traitement. Ainsi, à l'avenir, nous attendons des découvertes révolutionnaires en médecine liées à l'acide ribonucléique.
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