Tous les êtres vivants ont besoin de protéines pour diverses fonctions. Au sein des cellules, les scientifiques définissent les ribosomes comme les fabricants de ces protéines. ADN ribosomique (ADNr), en revanche, sert de code génétique précurseur pour ces protéines et remplit également d'autres fonctions.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les ribosomes servent d'usines de protéines à l'intérieur des cellules des organismes. L'ADN ribosomique (ADNr) est le code précurseur de ces protéines et remplit d'autres fonctions importantes dans la cellule.
Qu'est-ce qu'un ribosome ?
On peut définir ribosomes comme usines de protéines moléculaires. Dans sa forme la plus simpliste, un ribosome est un type d'organite présent dans les cellules de tous les êtres vivants. Les ribosomes peuvent flotter librement dans le cytoplasme d'une cellule, ou peut résider à la surface de la réticulum endoplasmique (RE). Cette partie du RE est appelée RE brut.
Les protéines et les acides nucléiques comprennent les ribosomes. La plupart d'entre eux proviennent du nucléole. Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités, l'une plus grande que l'autre. Dans les formes de vie plus simples telles que les bactéries et les archéobactéries, les ribosomes et leurs sous-unités sont plus petits que dans les formes de vie plus avancées.
Dans ces organismes plus simples, les ribosomes sont appelés ribosomes 70S et sont constitués d'une sous-unité 50S et d'une sous-unité 30S. Le « S » fait référence à la vitesse de sédimentation des molécules dans une centrifugeuse.
Dans les organismes plus complexes tels que les humains, les plantes et les champignons, les ribosomes sont plus gros et sont appelés ribosomes 80S. Ces ribosomes sont composés respectivement d'une sous-unité 60S et 40S. Mitochondries possède leurs propres ribosomes 70S, faisant allusion à une ancienne possibilité que les eucaryotes aient consommé des mitochondries en tant que bactéries, tout en les gardant comme symbiotes utiles.
Les ribosomes peuvent être constitués de 80 protéines et une grande partie de leur masse provient de ARN ribosomique (ARNr).
Que font les ribosomes ?
le fonction principale d'un ribosome est de construire des protéines. Il le fait en traduisant un code donné par le noyau d'une cellule via ARNm (acide ribonucléique messager). En utilisant ce code, le ribosome va jouxter les acides aminés qui lui sont apportés par ARNt (transfert d'acide ribonucléique).
En fin de compte, ce nouveau polypeptide sera libéré dans le cytoplasme et sera encore modifié en tant que nouvelle protéine fonctionnelle.
Trois étapes de la production de protéines
Bien qu'il soit facile de définir généralement les ribosomes comme des usines de protéines, cela aide à comprendre le véritable étapes de production de protéines. Ces étapes doivent être effectuées efficacement et correctement pour s'assurer qu'aucun dommage n'est causé à une nouvelle protéine.
La première étape de la production de protéines (aka Traduction) est appelé initiation. Des protéines spéciales amènent l'ARNm à la plus petite sous-unité d'un ribosome, où il pénètre par une fente. Ensuite, l'ARNt est préparé et amené à travers une autre fente. Toutes ces molécules se fixent entre les sous-unités plus grandes et plus petites du ribosome, créant un ribosome actif. La plus grande sous-unité fonctionne principalement comme un catalyseur, tandis que la plus petite sous-unité fonctionne comme un décodeur.
La deuxième étape, élongation, démarre lorsque l'ARNm est « lu ». L'ARNt délivre un acide aminé, et ce processus se répète, allongeant la chaîne d'acides aminés. Les acides aminés sont extraits du cytoplasme; ils sont fournis par la nourriture.
Résiliation représente la fin de la fabrication des protéines. Le ribosome lit un codon d'arrêt, une séquence du gène qui lui demande de terminer la construction de la protéine. Les protéines appelées protéines du facteur de libération aident le ribosome à libérer la protéine complète dans le cytoplasme. Les protéines nouvellement libérées peuvent se replier ou être modifiées en modification post-traductionnelle.
Les ribosomes peuvent travailler à grande vitesse pour joindre les acides aminés ensemble, et peuvent parfois en joindre 200 par minute! Les protéines plus grosses peuvent prendre quelques heures à se construire. Les protéines que font les ribosomes assurent des fonctions essentielles à la vie, constituant les muscles et autres tissus. La cellule d'un mammifère peut contenir jusqu'à 10 milliards de molécules de protéines et 10 millions de ribosomes! Lorsque les ribosomes terminent leur travail, leurs sous-unités se désagrègent et peuvent être recyclées ou décomposées.
Les chercheurs utilisent leur connaissance des ribosomes pour fabriquer de nouveaux antibiotiques et d'autres médicaments. Par exemple, il existe de nouveaux antibiotiques qui effectuent une attaque ciblée sur les ribosomes 70S à l'intérieur des bactéries. Au fur et à mesure que les scientifiques en apprendront davantage sur les ribosomes, de nouvelles approches de nouveaux médicaments seront sans aucun doute découvertes.
Qu'est-ce que l'ADN ribosomique?
ADN ribosomique, ou acide désoxyribonucléique ribosomique (ADNr), est l'ADN qui code les protéines ribosomiques qui forment les ribosomes. Cet ADNr constitue une portion relativement faible de l'ADN humain, mais son rôle est crucial pour plusieurs processus. La plupart de l'ARN trouvé chez les eucaryotes provient d'ARN ribosomique qui a été transcrit à partir de l'ADNr.
Cette transcription de ADNr est instauré au cours du cycle cellulaire. L'ADNr lui-même provient du nucléole, qui est situé à l'intérieur du noyau de la cellule.
Le niveau de production d'ADNr dans les cellules varie en fonction du stress et des niveaux de nutriments. En cas de famine, la transcription de l'ADNr diminue. Lorsque les ressources sont abondantes, la production d'ADNr s'accélère.
L'ADN ribosomique est responsable du contrôle du métabolisme des cellules, de l'expression des gènes, de la réponse au stress et même du vieillissement. Il doit y avoir un niveau stable de transcription de l'ADNr pour éviter la mort cellulaire ou la formation de tumeurs.
Une caractéristique intéressante de l'ADNr est sa grande série de gènes répétés. Il y a plus de répétitions d'ADNr que nécessaire pour l'ARNr. Bien que la raison de cela ne soit pas claire, les chercheurs pensent que cela peut être dû à la nécessité de différents taux de synthèse des protéines en tant que différents points de développement.
Ces séquences d'ADNr répétitives peuvent entraîner des problèmes d'intégrité génomique. Ils sont difficiles à transcrire, à répliquer et à réparer, ce qui à son tour entraîne une instabilité globale pouvant entraîner des maladies. Chaque fois que la transcription de l'ADNr se produit à un taux plus élevé, il existe un risque accru de ruptures de l'ADNr et d'autres erreurs. La régulation de l'ADN répétitif est importante pour la santé de l'organisme.
L'importance de l'ADNr et de la maladie
Les problèmes d'ADN ribosomique (ADNr) ont été impliqués dans un certain nombre de maladies chez l'homme, notamment les troubles neurodégénératifs et le cancer. Quand il y a plus instabilité de l'ADNr, des problèmes surviennent. Cela est dû aux séquences répétées trouvées dans l'ADNr, qui sont sensibles aux événements de recombinaison qui produisent des mutations.
Certaines maladies peuvent résulter d'une instabilité accrue de l'ADNr (et d'une mauvaise synthèse des ribosomes et des protéines). Les chercheurs ont découvert que les cellules de personnes atteintes du syndrome de Cockayne, du syndrome de Bloom, du syndrome de Werner et de l'ataxie-télangiectasie contiennent une instabilité accrue de l'ADNr.
L'instabilité de la répétition de l'ADN est également démontrée dans un certain nombre de maladies neurologiques comme la maladie de Huntington, la SLA (sclérose latérale amyotrophique) et la démence frontotemporale. Les scientifiques pensent que la neurodégénérescence liée à l'ADNr résulte d'une transcription élevée de l'ADNr qui entraîne des dommages à l'ADNr et de mauvais transcrits d'ARNr. Des problèmes de production de ribosomes pourraient également jouer un rôle.
Un nombre de cancers à tumeur solide présentent des réarrangements de l'ADNr, y compris plusieurs séquences répétées. Le nombre de copies d'ADNr affecte la formation des ribosomes et, par conséquent, le développement de leurs protéines. L'augmentation de la production de protéines par les ribosomes fournit un indice sur le lien entre les séquences répétées d'ADN ribosomique et le développement tumoral.
L'espoir est ce roman cancer des thérapies peuvent être faites qui exploitent la vulnérabilité des tumeurs due à l'ADNr répétitif.
ADN ribosomique et vieillissement
Les scientifiques ont récemment découvert des preuves que l'ADNr joue également un rôle dans vieillissement. Les chercheurs ont découvert qu'à mesure que les animaux vieillissent, leur ADNr subit un changement épigénétique appelé méthylation. Les groupes méthyle ne modifient pas la séquence d'ADN, mais ils modifient la façon dont les gènes sont exprimés.
Un autre indice potentiel du vieillissement est la réduction des répétitions d'ADNr. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider le rôle de l'ADNr et du vieillissement.
Alors que les scientifiques en apprennent davantage sur l'ADNr et comment il peut affecter les ribosomes et le développement des protéines, il reste de grandes promesse de nouveaux médicaments pour traiter non seulement le vieillissement, mais aussi les affections délétères telles que le cancer et les troubles neurologiques troubles.