ARN RIBOSOMAL: COMMENT IL EST SYNTHÉTISÉ, TYPES ET STRUCTURE, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

L' ARN ribosomal ou ribosomal, la biologie cellulaire, est le composant structurel le plus important du ribosome. Pour cette raison, ils ont un rôle indispensable dans la synthèse des protéines et sont les plus abondants par rapport aux autres principaux types d'ARN: messager et transfert.

La synthèse des protéines est un événement crucial dans tous les organismes vivants. Auparavant, on pensait que l'ARN ribosomal n'était pas activement impliqué dans ce phénomène et ne jouait qu'un rôle structurel. Aujourd'hui, il est prouvé que l'ARN a des fonctions catalytiques et est le véritable catalyseur de la synthèse des protéines.

Source: Jane Richardson (Dcrjsr), de Wikimedia Commons

Chez les eucaryotes, les gènes qui donnent naissance à ce type d'ARN sont organisés dans une région du noyau appelée nucléole. Les types d'ARN sont généralement classés en fonction de leur comportement en sédimentation, c'est pourquoi ils sont accompagnés de la lettre S pour «unités de Svedberg».

Les types

L'une des différences les plus frappantes entre les lignées eucaryotes et procaryotes est la composition de l'ARN ribosomal qui constitue leurs ribosomes. Les procaryotes ont des ribosomes plus petits, tandis que les ribosomes chez les eucaryotes sont plus gros.

Les ribosomes sont divisés en grandes et petites sous-unités. Le petit contient une seule molécule d'ARN ribosomal, tandis que le grand contient une molécule plus grande et deux plus petites, dans le cas des eucaryotes.

Le plus petit ARN ribosomique dans les bactéries peut être de 1 500 à 3 000 nucléotides. Chez l'homme, l'ARN ribosomal atteint de plus grandes longueurs, entre 1800 et 5000 nucléotides.

Les ribosomes sont les entités physiques où se produit la synthèse des protéines. Ils sont composés d'environ 60% d'ARN ribosomal. Le reste sont des protéines.

Unités Svedberg

Historiquement, l'ARN ribosomal est identifié par le coefficient de sédimentation des particules en suspension centrifugées dans des conditions standard, qui est désignée par la lettre S pour «unités Svedberg».

L'une des propriétés intéressantes de cet appareil est qu'il n'est pas additif, c'est-à-dire que 10S plus 10S ne sont pas 20S. Pour cette raison, il existe une certaine confusion liée à la taille finale des ribosomes.

Procaryotes

Dans les bactéries, les archées, les mitochondries et les chloroplastes, la petite unité du ribosome contient l'ARN ribosomal 16S. Alors que la grande sous-unité contient deux espèces d'ARN ribosomal: 5S et 23S.

Eucaryotes

Chez les eucaryotes, en revanche, l'ARN ribosomal 18S se trouve dans la petite sous-unité et la grande sous-unité, 60S, contient trois types d'ARN ribosomal: 5S, 5,8S et 28S. Dans cette lignée, les ribosomes ont tendance à être plus gros, plus complexes et plus abondants que chez les procaryotes.

Comment est-il synthétisé?

Localisation des gènes

L'ARN ribosomal est le composant central des ribosomes, sa synthèse est donc un événement indispensable dans la cellule. La synthèse a lieu dans le nucléole, une région du noyau qui n'est pas délimitée par une membrane biologique.

La machinerie est responsable de l'assemblage des unités ribosomiques en présence de certaines protéines.

Les gènes de l'ARN ribosomal sont organisés de différentes manières selon la lignée. N'oubliez pas qu'un gène est un segment d'ADN qui code pour un phénotype.

Dans le cas des bactéries, les gènes des ARN ribosomaux 16S, 23S et 5S sont organisés et transcrits ensemble dans un opéron. Cette organisation «gène ensemble» est très courante dans les gènes procaryotes.

En revanche, les eucaryotes, organismes plus complexes avec un noyau délimité par la membrane, sont organisés en tandem. Chez nous, humains, les gènes qui codent pour l'ARN ribosomique sont organisés en cinq «groupes» situés sur les chromosomes 13, 14, 15, 21 et 22. Ces régions sont appelées NOR.

Début de la transcription

Dans la cellule, l'ARN polymérase est une enzyme chargée d'ajouter des nucléotides aux brins d'ARN. Ils en forment une molécule à partir d'une molécule d'ADN. Ce processus de formation d'un ARN suite à la trempe d'un ADN est appelé transcription. Il existe plusieurs types d'ARN polymérases.

Généralement, la transcription de l'ARN ribosomal est réalisée par l'ARN polymérase I, à l'exception de l'ARN ribosomal 5S dont la transcription est réalisée par l'ARN polymérase III. Le 5S a également la particularité d'être transcrit en dehors du nucléole.

Les promoteurs de la synthèse d'ARN sont constitués de deux éléments riches en séquences GC et d'une région centrale, ici la transcription commence.

Chez l'homme, les facteurs transcriptionnels nécessaires au processus se lient à la région centrale et donnent naissance au complexe de pré-initiation, qui se compose de la boîte TATA et des facteurs associés au TBP.

Une fois que tous les facteurs sont réunis, l'ARN polymérase I, ainsi que d'autres facteurs de transcription, se lient à la région centrale du promoteur pour former le complexe d'initiation.

Allongement et fin de transcription

Par la suite, la deuxième étape du processus de transcription se produit: l'élongation. Ici, la transcription elle-même se produit et implique la présence d'autres protéines catalytiques, telles que la topoisomérase.

Chez les eucaryotes, les unités transcriptionnelles des gènes ribosomiques ont une séquence d'ADN à l'extrémité 3 'avec une séquence connue sous le nom de boîte Sal, qui indique la fin de la transcription.

Après la transcription des ARN ribosomaux disposés en tandem, la biogenèse des ribosomes a lieu dans le nucléole. Les transcrits du gène ribosomal mûrissent et s'associent aux protéines pour former des unités ribosomales.

Avant la fin, la formation d'une série de "riboprotéines" se produit. Comme dans les ARN messagers, le processus d'épissage est conduit par de petites ribonucléoprotéines nucléolaires, ou snRNP, pour son acronyme en anglais.

L'épissage est un processus dans lequel les introns (séquences non codantes) qui sont généralement des exons "d'interruption" (séquences qui codent pour le gène en question) sont éliminés.

Le processus conduit à des intermédiaires de 20S contenant l'ARNr 18S et 32S, contenant les ARNr 5.8S et 28S.

Modifications post-transcriptionnelles

Une fois que les ARN ribosomiques sont nés, ils subissent d'autres modifications. Il s'agit de méthylations (ajout d'un groupe méthyle) d'environ 100 nucléotides par ribosome au niveau du groupe 2'-OH du ribosome. De plus, une isomérisation de plus de 100 uridines en forme de pseudo-uridine se produit.

Structure

Comme l'ADN, l'ARN est composé d'une base azotée liée de manière covalente à un squelette phosphate.

Les quatre bases azotées qui les forment sont l'adénine, la cytosine, l'uracile et la guanine. Cependant, contrairement à l'ADN, l'ARN n'est pas une molécule à double bande, mais une seule bande.

Comme l'ARN de transfert, l'ARN ribosomal est caractérisé par une structure secondaire assez complexe, avec des régions de liaison spécifiques qui reconnaissent l'ARN messager et les ARN de transfert.

Caractéristiques

La fonction principale de l'ARN ribosomal est de fournir une structure physique qui permet à l'ARN messager d'être pris et décodé en acides aminés, pour former des protéines.

Les protéines sont des biomolécules avec un large éventail de fonctions - du transport de l'oxygène, comme l'hémoglobine, aux fonctions de soutien.

Applicabilité

L'ARN ribosomal est largement utilisé, à la fois dans le domaine de la biologie moléculaire et de l'évolution, et en médecine.

Si vous voulez connaître les relations phylogénétiques plus de problèmes entre deux groupes d'organismes - c'est-à-dire comment les organismes sont liés les uns aux autres, en termes de parenté - les gènes de l'ARN ribosomal sont souvent utilisés comme marquage.

Elles sont très utiles comme marqueurs moléculaires grâce à leurs faibles taux d'évolution (ces types de séquences sont appelées «séquences conservées»).

En fait, l'une des reconstructions phylogénétiques les plus connues dans le domaine de la biologie a été réalisée par Carl Woese et ses collaborateurs à l'aide de séquences d'ARN ribosomal 16S. Les résultats de cette étude ont permis de diviser les organismes vivants en trois domaines: les archées, les bactéries et les eucaryotes.

D'autre part, l'ARN ribosomal est souvent la cible de nombreux antibiotiques utilisés en médecine pour soigner un large éventail de maladies. Il est logique de supposer qu'en attaquant le système de production de protéines d'une bactérie, elle sera immédiatement affectée.

Évolution

On suppose que les ribosomes, tels que nous les connaissons aujourd'hui, ont commencé leur formation à des temps très reculés, proches de la formation de LUCA (dernier ancêtre commun universel).

En fait, l'une des hypothèses concernant l'origine de la vie stipule que la vie provient d'une molécule d'ARN - car elle possède les capacités autocatalytiques nécessaires pour être considérée comme l'une des molécules précurseurs de la vie.

Les chercheurs proposent que les précurseurs actuels du ribosome n'étaient pas aussi sélectifs avec les acides aminés, acceptant à la fois les isomères l et d. Aujourd'hui, il est largement connu que les protéines sont formées exclusivement à partir d'amino de forme l.

De plus, l'ARN ribosomique possède la capacité de catalyser la réaction peptidyl transférase.Cette caractéristique de servir de référentiel nucléotidique, couplée à ses capacités catalytiques, en fait un élément clé dans l'évolution des premières formes sur terre.

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