L’ARN ou acide ribonucléique est l’acide nucléique du cytoplasme et du noyau cellulaire. Son rôle est important dans le transport des messages génétiques et la synthèse des protéines.
Définition de l’ARN
L’ARN, abréviation d’acide ribonucléique, est une importante macromolécule biologique qui est présente dans toutes les cellules biologiques. Il est principalement impliqué dans la synthèse des protéines, portant les instructions du messager de l’ADN, qui lui-même contient les instructions génétiques requises pour le développement et le maintien de la vie. Dans certains virus, c’est l’ARN, plutôt que l’ADN, qui porte l’information génétique.
Pour en savoir +
ARN contre ADN
Il existe deux types distincts d’acides nucléiques : l’ADN et l’ARN. L’acide nucléique de l’ADN est le désoxyribose, tandis que l’acide nucléique de l’ARN est le ribose. Comme le montre leur nom, le désoxyribose de l’ADN manque d’une molécule d’oxygène par rapport au ribose de l’ARN. Les nucléotides qui composent l’ADN comprennent l’adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T); tandis que les nucléotides de l’ARN comprennent A, G, C et l’uracile (U).
La structure de l’ADN est une double hélice dans les cellules eucaryotes. En revanche, l’ARN est généralement monocaténaire et se présente sous diverses formes. La structure monocaténaire de l’acide ribonucléique permet à cette molécule de se replier sur elle-même et de former diverses structures secondaires stables si nécessaire.
Les types d’ARN et leurs rôles
Le type d’ARN dicte la fonction que cette molécule aura dans la cellule. Outre la région codante des molécules d’ARN messager (ARNm) qui seront traduites en protéines, d’autres éléments de l’ARN cellulaire sont impliqués dans différents processus, qui comprennent la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du matériel génétique, la détection de la température et des ligands, le contrôle de la traduction et le renouvellement de l’acide ribonucléique.
Transcription (de l’ADN à l’ARNm)
Comme l’ADN ne peut pas quitter le noyau, il est incapable de générer une protéine par lui-même. La génération de protéines à partir de leur séquence codante d’ADN commence par un processus appelé transcription. Au cours de la transcription, plusieurs enzymes, dont l’hélicase et la topoisomérase, déroulent l’ADN pour donner accès à une autre enzyme, l’ARN polymérase. L’Acide ribonucléique polymérase se déplace le long du brin d’ADN déroulé pour construire la molécule d’ARNm jusqu’à ce qu’elle soit prête à quitter le noyau.
Transcription (de l’ARNm aux protéines)
Une fois l’ARNm sorti du noyau et entré dans le cytoplasme de la cellule, il trouvera un ribosome pour que le processus de transcription puisse commencer. Une combinaison de trois bases nucléotidiques de la molécule d’ARNm s’appelle codon. Chaque codon est spécifique d’un seul acide aminé.
Au cours de la transcription, les molécules d’ARN de transfert (ARNt), qui sont attachées à un acide aminé particulier, reconnaîtront un codon sur la molécule d’ARNm et inséreront l’acide aminé approprié à cet endroit du brin. Par exemple, le codon CUC va générer l’acide aminé leucine; tandis que le codon UGA est un type de codon-stop qui indique que l’achèvement de la transcription du gène. Les deux autres codons-stop sont l’UAG et l’UAA.
Les ribosomes contiennent les deux protéines et plusieurs molécules différentes d’ARN ribosomique (ARNr). Une fois que les acides aminés ont été générés, les molécules d’ARNr se déplacent le long de la molécule d’ARNm pour catalyser la formation des protéines. D’ailleurs, l’ARNm, l’ARNt et l’ARNr jouent tous un rôle important dans cette voie de synthèse des protéines.
L’ARN comme catalyseur biologique
Bien qu’il ait été largement admis pendant de nombreuses années que seules les protéines pouvaient être des enzymes, il a été démontré que certaines molécules d’ARN adoptaient des structures tertiaires complexes et agissaient comme des catalyseurs biologiques. Par exemple, les molécules d’ARNr peuvent fonctionner comme des ribozymes lors de la transcription.
Les ribozymes, qui sont des enzymes composées de molécules d’ARN plutôt que de protéines, présentent de nombreuses caractéristiques d’une enzyme classique, comme un site actif, un site de liaison pour un substrat et un site de liaison pour un cofacteur, comme un ion métallique. Les ribozymes lient les acides aminés pendant la synthèse des protéines. Ils participent à l’épissage de l’Acide ribonucléique, à la biosynthèse de l’ARN de transfert et à la réplication virale.
L’un des premiers ribozymes découverts était la RNase P, une ribonucléase qui participe à la génération de molécules d’ARNt à partir d’ARN précurseurs plus grands. La RNase P se compose à la fois d’ARN et de protéines ; cependant, seule la partie d’acide ribonucléique est le catalyseur.
Hypothèse du monde à ARN
L’hypothèse du monde à ARN est que la vie sur Terre a d’abord évolué avec une simple molécule d’acide ribonucléique qui pouvait s’auto-répliquer individuellement, à partir de laquelle l’ADN a ensuite évolué. La preuve la plus solide de cette hypothèse est que le ribosome, où les protéines s’assemblent, est un ribozyme.
Une autre preuve est le fait que certains virus utilisent l’acide ribonucléique. Comme les virus sont considérés comme une forme de vie plus simple et plus ancienne que les cellules procaryotes et eucaryotes plus complexes, cela suggérerait que la vie a d’abord émergé du monde prébiotique par l’utilisation de ce simple acide nucléique pour le stockage et la transcription de l’information. Ainsi, la réplication de ces formes de vie simples et la propagation et l’évolution d’organismes plus complexes ont été rendues possibles dans ce monde ancien.