L'ADN: La traduction

1- Le code génétique
La séquence nucléotidique de l’ARNm qui vient d’arriver va être décodé et traduite dans le ribosome libre du cytosol en une séquence d’acide aminé.
Un acide aminé correspond à trois nucléotides formant un codon ou triplet.
L’ARNm code à partir de quatre nucléotides : C U A G
Il existe 64 combinaisons possibles de triplets alors qu’il n’y a que 20 acides aminés.
Comment cela est-il possible ?

Si l’on s’en tient à ce que l’on vient de dire, il y aurait 44 combinaisons « en trop », 44 types de triplets qui ne correspondraient à aucun acides aminés, dans le cas où 20 acides aminés seulement doivent être synthétisés. En faite, tous les triplets sont utilisés. Certains d’entre eux correspondent à des signaux de ponctuation dans la synthèse d’une chaîne polypeptidique, par conséquent on dit que le code génétique est dégénéré,
En fait, le même acide aminé peut être codé par plusieurs codons, on distingue trois combinaisons dites STOP.

2- Le cadre de lecture ouvert
Une séquence d’ARNm peut théoriquement coder trois protéines différentes.
Mais laquelle est la bonne ?
Le cadre de lecture commence par un AUG car toutes les protéines commencent par la méthionine

Ex :
CH3-GAUCGCCAUCGGCC AUGCCCAUCUGCCCAC
Cadre de lecture

Le ribosome remonte le brin d’ARNm jusqu’à rencontrer un triplet AUG

3- Les ARNt
Ils comportent 70 à 90 nucléotides ; se sont des petits ARN ayant une structure dite en trèfle. L’ARNt est un adaptateur, son 3’OH se termine par la séquence CCA 3’ qui se lie sur l’extrémité C-terminale de l’acide aminé.

L’extrémité opposée du trèfle possède l’anticodon, et la séquence complémentaire du codon (de l’ARNm) qui code l’acide aminé transporté par cet ARNt.
L’amino-acyl ARNt synthétases est l’enzyme qui catalyse le transfert du bon acide aminé sur le bon ARNt. Il y a donc une correspondance entre acide aminé et anticodon.
Chaque cellule doit avoir au moins 20 types différents d’enzymes d’activations et d’ARNt, en effet il faut une enzyme spécifique ainsi qu’un ARNt pour chaque acides aminés.
Cette correspondance a pour conséquence la fiabilité de ces enzymes ainsi l’expansion du génome.

4- les ribosomes
Ils sont constitués de deux sous unités (SU) :
- La Grosse SU 60S
-La Petite SU 40S
L'ensemble forment une unité de 80S.

La grosse sous unité est constituée d’ARNr 28 S, 5,8 S, 5 S et de 45 protéines environ
La petite sous unité est constituée d’un ARNr 18 S et de 33 protéines environ.
Ils comportent quatre sites de liaison pour l’ARN :
- un site pour l’ARNm (petite SU)
- les trois autres pour l’ARNt (grosse SU)
site A : amino-acyl ARNt (arrivée)
site P : peptidyl ARNt (protéine)
site E : Exit ARNt

Mécanisme moléculaire de la traduction
5- l’initiation
Des facteurs d’initiations « initiation factor » eIF vont assister le ribosome dans la mise en place du messager.
L’extrémité 5’ de la chaîne d’ARNm se fixe à une petite sous unité ribosomiale grâce aux eIF.
-Dans le cytoplasme, un acide aminé méthionine s’attache à son ARNt (ARNti MET)
-le facteur eIF2 se lie à du GTP, accroche l’ARNtiMET sur la petite sous unité au même site P.

-le facteur eIF4 vient s’associer au complexe et va rencontrer le CAP en 5’ d’un messager.

On distingue trois types de eIF4, les eIF4 F, les eIF4 E et les eIF4 A.

Les eIF4 permettent l’hydrolyse de l’ATP afin de faire avancer le complexe vers l’extrémité fixent 42 S sur le messager.

- un troisième facteur d’initiation, eIF3, vient s’ajouter au complexe et va reconnaître l’AUG.
Quand tout est en place sur AUG, l’hydrolyse du GTP du eIF2 provoque la libération des facteurs d’initiation ainsi que la fixation de la grosse sous unité 60 S.

6- L’élongation
On distingue trois facteurs d’élongation « EF », « EF1 » et « EF2 »
Première phase de l’élongation :
Le complexe amino-acyl/ARNt entrant arrive au site A pour apparier son anticodon sur le codon suivant de l’ARNm.
L’ARNt entrant pénètre dans le site A avec un facteur EF1 lui-même lié à du GTP.

Le GTP facilite l’association du codon et de l’anticodon mais il empêche la formation de a liaison peptidique. On peut dire que EF1 assure le contrôle qualité.
Lorsque le bon anticodon rencontre le bon codon, il y aura une interaction qui va provoquer l’hydrolyse du GTP.

Deuxième phase de l’élongation :

Sous l’action d’une enzyme, la peptidyltransférase, étroitement liée au ribosome, l’ARNt précédent est libérée de son acide aminé et quitte le site P. cette réaction libère l’énergie suffisante à l’établissement d’une liaison peptidique entre l’acide aminé et la suivant.
Le ribosome avance ensuite de trois bases par rapport au messager en direction 5’ vers 3’, l’ARNt se trouvant au site A passe alors au site P.
L’extrémité C-terminal, riche en enzyme, du dernier acide aminé lié au site P forme une liaison peptidique CO-NH. La protéine naissante se retrouve transitoirement au niveau du site A. cela entraîne l’apparition du deuxième facteur d’élongation EF2+ GTP, il y a ensuite hydrolyse du GTP. Cette hydrolyse provoque la translocation du ribosome de 3nucléotides en 3’. La protéine se retrouve ainsi au site P et libère le site A.

7- la terminaison
La synthèse de protéine s'effectue jusqu'à ce que le ribosome rencontre un codon stop, UAA, UAG ou UGA, qui est lié à une protéine appelée facteur de terminaison de l'élongation (eTF), elle-même associée au GTP. Aucun autre acide aminé ne peut plus être ajouté, et la traduction est terminée par l'hydrolyse de la liaison du dernier acide aminé avec son ARNt , formant ainsi l'extrémité carboxy terminale de la protéine. La chaîne protéique alors complète est libérée et les deux sous unités du ribosome se dissocient libérant ainsi l'ARNm.