Comment l'ARNm quitte-t-il le noyau ?

Le « dogme central de biologie moléculaire" est capturé dans le schéma simple ADN à ARN à protéine. Légèrement élargi, cela signifie que le acide désoxyribonucléique, qui est le matériel génétique dans le noyau de vos cellules, est utilisé pour fabriquer une molécule similaire appelée ARN (acide ribonucléique) dans un processus appelé transcription. Après cela, l'ARN est utilisé pour diriger la synthèse de protéines ailleurs dans la cellule dans un processus appelé Traduction.

Chaque organisme est la somme des protéines qu'il fabrique, et dans tout ce qui est vivant aujourd'hui et jamais connu de ont vécu, l'information pour fabriquer ces protéines est stockée dans, et seulement dans, cet organisme ADN. Votre ADN est ce qui fait de vous ce que vous êtes et ce que vous transmettez à tous les enfants que vous pourriez avoir.

Dans eucaryote organismes, une fois la première étape de la transcription terminée, l'ARN messager (ARNm) nouvellement synthétisé doit trouver son chemin à l'extérieur du noyau dans le cytoplasme où la traduction a lieu. (Chez les procaryotes, qui manquent de noyaux, ce n'est pas le cas.) Étant donné que la membrane plasmique entourant le contenu du noyau peut être difficile, ce processus nécessite une contribution active de la cellule elle-même.

Deux acides nucléiques existent dans la nature, l'ADN et l'ARN. Les acides nucléiques sont des macromolécules car ils sont composés de très longues chaînes de sous-unités répétitives, ou monomères, appelées nucléotides. Nucléotides eux-mêmes se composent de trois composants chimiques distincts: un sucre à cinq atomes de carbone, un à trois groupes phosphate et l'une des quatre bases riches en azote (azote).

Dans l'ADN, le sucre est désoxyribose, alors que dans l'ARN c'est ribose. Ces sucres ne diffèrent que par le fait que le ribose porte un groupe hydroxyle (-OH) attaché à un carbone à l'extérieur du cycle à cinq chaînons où le désoxyribose ne porte qu'un atome d'hydrogène (-H).

Les quatre possibles bases azotées dans l'ADN sont undénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T). L'ARN a les trois premiers, mais comprend uracile (U) à la place de la thymine. L'ADN est double brin, les deux brins étant liés à leurs bases azotées. A s'apparie toujours avec T et C s'apparie toujours avec G. Les groupes sucre et phosphate forment l'épine dorsale" de chaque soi-disant brin complémentaire. La formation résultante est une double hélice, dont la forme a été découverte dans les années 1950.

• Dans l'ADN et l'ARN, chaque nucléotide contient un seul groupe phosphate, mais les nucléotides libres en ont souvent deux (par exemple, ADP ou adénosine diphosphate) ou trois (par exemple, ATP ou l'adénosine triphosphate).

La transcription est la synthèse d'une molécule d'ARN appelée ARN messager (ARNm), à partir d'un des brins complémentaires d'une molécule d'ADN. Il existe également d'autres types d'ARN, le plus courant étant ARNt (ARN de transfert) et ARN ribosomique (ARNr), qui jouent tous deux un rôle essentiel dans la traduction au niveau du ribosome.

Le but de l'ARNm est de créer un ensemble mobile et codé de directions pour la synthèse de protéines. Une longueur d'ADN qui comprend le « plan » d'un seul produit protéique est appelée gène. Chaque séquence de trois nucléotides porte les instructions pour la fabrication d'un acide aminé particulier, avec des acides aminés les acides étant les éléments constitutifs des protéines de la même manière que les nucléotides sont les éléments constitutifs des éléments nucléiques acides.

Il y a 20 acides aminés en tout, permettant un nombre essentiellement illimité de combinaisons et donc de produits protéiques.

La transcription a lieu dans le noyau, le long d'un seul brin d'ADN qui s'est découplé de son brin complémentaire à des fins de transcription. Des enzymes s'attachent à la molécule d'ADN au début du gène, notamment l'ARN polymérase. L'ARNm synthétisé est complémentaire du brin d'ADN utilisé comme matrice et ressemble donc à celui du brin matrice. propre brin d'ADN complémentaire, sauf que U apparaît dans l'ARNm là où T serait apparu si l'ADN de la molécule en croissance plutôt.

Une fois que les molécules d'ARNm sont synthétisées sur le site de transcription, elles doivent faire leur voyage vers les sites de traduction, les ribosomes. Ribosomes apparaissent à la fois libres dans le cytoplasme cellulaire et attachés à un organite membraneux appelé réticulum endoplasmique, tous deux situés à l'extérieur du noyau.

Avant que l'ARNm puisse traverser la double membrane plasmique qui constitue l'enveloppe nucléaire (ou membrane nucléaire), il doit atteindre la membrane d'une manière ou d'une autre. Cela se produit par la liaison des nouvelles molécules d'ARNm aux protéines de transport.

Avant que les complexes ARNm-protéine (mRNP) résultants puissent se déplacer vers le bord, ils se mélangent parfaitement à l'intérieur de la substance du noyau, de sorte que ces complexes mRNP qui se forment près du bord du noyau n'ont pas de meilleure chance de sortir du noyau à un moment donné après la formation que les processus mRNP proches du noyau intérieur.

Lorsque les complexes mRNP rencontrent des régions du noyau lourdes en ADN, qui dans cet environnement existe sous forme de chromatine (c'est-à-dire, l'ADN lié aux protéines structurelles), il peut se bloquer, tout comme une camionnette s'enliser dans de lourdes boue. Ce blocage peut être surmonté par l'apport d'énergie sous forme d'ATP, qui pousse le mRNP enlisé dans la direction du bord du noyau.

Le noyau doit protéger le matériel génétique très important de la cellule, mais il doit également disposer d'un moyen d'échanger des protéines et des acides nucléiques avec le cytoplasme cellulaire. Ceci est accompli via des « portes » constituées de protéines et connues sous le nom de complexes de pores nucléaires (NPC). Ces complexes ont un pore traversant la double membrane de l'enveloppe nucléaire et un certain nombre de structures différentes de part et d'autre de cette "porte".

Le NPC est énorme selon les normes moléculaires. Chez l'homme, il a une masse moléculaire de 125 millions de Daltons. En revanche, une molécule de glucose a une masse moléculaire de 180 Daltons, ce qui la rend environ 700 000 fois plus petite que le complexe NPC. Le transport des acides nucléiques et des protéines dans le noyau et le mouvement de ces molécules hors du noyau se produisent via le NPC.

Du côté cytoplasmique, le NPC a ce qu'on appelle un anneau cytoplasmique ainsi que des filaments cytoplasmiques, qui servent tous deux à aider à ancrer le NPC en place dans la membrane nucléaire. Du côté nucléaire du NPC se trouve un anneau nucléaire, analogue à l'anneau cytoplasmique du côté opposé, ainsi qu'un panier nucléaire.

Une variété de protéines individuelles participent au mouvement de l'ARNm et une grande variété d'autres cargaisons moléculaires hors du noyau, de même pour le mouvement de substances dans le noyau.

L'ARNm ne commence pas son travail tant qu'il n'a pas atteint un ribosome. Chaque ribosome dans le cytoplasme ou attaché à réticulum endoplasmique se compose d'une grande et d'une petite sous-unité; ceux-ci ne se réunissent que lorsque le ribosome est actif dans la transcription.

Lorsqu'une molécule d'ARNm s'attache à un Traduction site le long du ribosome, il est rejoint par un type particulier d'ARNt qui porte un acide aminé spécifique (il y a donc 20 saveurs différentes d'ARNt, une pour chaque acide aminé). Cela se produit parce que l'ARNt peut « lire » la séquence de trois nucléotides sur l'ARNm exposé qui correspond à un acide aminé donné.

Lorsque l'ARNt et l'ARNm "correspondent", l'ARNt libère son acide aminé, qui est ajouté à la fin de la chaîne d'acides aminés en croissance destinée à devenir une protéine. Cette polypeptide atteint sa longueur spécifiée lorsque la molécule d'ARNm est lue dans son intégralité et que le polypeptide est libéré et transformé en une véritable protéine.