De l’ADN aux protéines

1Trois processus à distinguer

La réplication copie l'ADN avant une division. Elle est semi-conservative : chaque molécule fille comporte un brin ancien et un brin nouvellement synthétisé. La transcription produit un ARN à partir d'un brin matrice d'ADN. La traduction utilise la séquence d'un ARN messager pour assembler des acides aminés. Copier l'ADN, fabriquer l'ARN et fabriquer la protéine sont donc trois opérations différentes.

2Transcription et maturation

L'ARN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3′ vers 5′ et synthétise l'ARN dans le sens 5′ vers 3′. Les bases s'apparient par complémentarité : A de l'ADN avec U de l'ARN, T avec A, C avec G et G avec C. Chez les eucaryotes, le pré-ARN messager est maturé : ajout d'une coiffe, d'une queue poly-A et épissage. Les introns sont retirés et les exons sont réunis. L'ARN messager peut ensuite rejoindre les ribosomes du cytoplasme. Ne généralise pas cette organisation aux procaryotes, dépourvus de noyau.

3Traduction et code génétique

Le ribosome lit l'ARN messager par groupes de trois bases, appelés codons. Des ARN de transfert apportent les acides aminés correspondants grâce à leur anticodon. AUG sert généralement de codon d'initiation ; UAA, UAG et UGA sont des codons stop, qui ne codent pas d'acide aminé. Plusieurs codons peuvent désigner le même acide aminé : le code est redondant. Mais un codon donné n'est pas librement interprété de plusieurs façons dans le code standard.

4Conséquences d'une mutation

Une substitution peut être silencieuse, changer un acide aminé ou introduire un stop. Une insertion ou délétion non multiple de trois dans une séquence codante peut décaler le cadre de lecture. L'effet dépend de la position et de la fonction de la région touchée : toute mutation n'est pas nuisible.

5Exemple guidé : suivre une séquence sans inverser les brins

Considérons un brin codant d'ADN 5′-ATG GAA TAA-3′. Son brin matrice complémentaire est 3′-TAC CTT ATT-5′. La transcription utilise le brin matrice : l'ARN obtenu est 5′-AUG GAA UAA-3′. Il ressemble au brin codant, avec U à la place de T.

Le ribosome lit AUG puis GAA, et rencontre ensuite UAA. Dans le code standard, la séquence traduite correspond à une méthionine puis un glutamate avant l'arrêt. Le codon stop n'ajoute pas un acide aminé. Cet exemple très court illustre le mécanisme ; un gène réel comporte davantage d'éléments régulateurs et de séquence.

Si GAA devient GAG, le code standard indique encore un glutamate : la substitution est synonyme pour cet acide aminé. Si GAA devient UAA dans l'ARN, l'arrêt devient prématuré. Il faut donc connaître la séquence et consulter le code pour conclure, pas simplement compter les bases modifiées.

6Erreur fréquente : confondre codant et matrice

Si l'énoncé donne le brin matrice, construis son complément ARN dans le sens opposé. S'il donne le brin codant orienté 5′ vers 3′, conserve la séquence en remplaçant T par U. Écris les extrémités avant de répondre : elles empêchent de produire un ARN dans le mauvais sens.