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Comment les acides aminés se fixent-ils sur l'ARNt ?

Comment les acides aminés se fixent-ils sur l'ARNt ?


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Y a-t-il une protéine qui catalyse cela ou cela se produit-il spontanément ?

Dans quelle partie de la cellule cela se produit-il ?


Le processus auquel vous faites référence s'appelle charge d'ARNt et est catalysée dans le cytosol par une classe d'enzymes appelées aminoacyl ARNt synthétases.


Acides aminés et formation d'aminoacyl-ARNt | Biochimie

Dans cet article, nous discuterons de l'activation des acides aminés et de la formation d'aminoacyl-ARNt.

La première étape de la biosynthèse des protéines comprend deux réactions (cf. fig. 6-43) catalysées, pour un acide aminé donné, par une même enzyme appelée enzyme d'activation, ou aminoacyl-ARNt synthétase, ou aminoacyl-ARNt ligase.

Dans un premier temps, l'acide aminé L est activé par l'ATP et forme un aminoacyl-AMP, par une réaction analogue à celle de l'activation des acides gras où se forme un acyl-AMP (cf. fig. 5-10). Un anhydride mixte se forme entre le carboxyle et un acide phosphorique OH.

Ce composé reste lié à l'enzyme puis, comme il est très réactif, il va se dissocier et ainsi permettre à l'acide aminé de se lier (par son carboxyle, encore) à un hydroxyle à l'extrémité 3′ d'un ARN particulier appelé ARN de transfert ou ARNt une liaison ester est donc formée et ce composé est appelé aminoacyl-ARNt. En fonction de l'ARNt, l'acide aminé est lié soit à l'OH en position 2 & 8242, soit à l'OH en position 3 & 8242 du ribose du nucléotide terminal 3 & 8242.

1. ARN de transfert (ARNt) :

L'ARN présent dans la partie soluble (non particulaire) du cytoplasme était à l'origine appelé ARN soluble (ARNs), par opposition aux ARN ribosomiques présents dans les particules ribo-nucléoprotéiques, appelés ribosomes auxquels il sera fait référence par la suite.

Il s'est avéré par la suite que cet ARNs est en réalité un mélange contenant un grand nombre d'ARN différents que l'on a appelés ARN de transfert ou ARNt, compte tenu de leur rôle dans la biosynthèse des protéines l'ARNt, après avoir lié un acide aminé, va en effet le transférer. et permettre son incorporation dans une protéine, par un mécanisme.

Chaque ARNt est spécifique d'un acide aminé, c'est-à-dire qu'il ne peut se lier (ou "accepter") qu'à cet acide aminé particulier. Ainsi, l'ARNt ala désigne un (ARN spécifique de l'alanine, capable de lier puis de transférer l'alanine, l'ARNt tyr désigne un (ARN spécifique de la tyrosine, etc.

On pourrait penser qu'il existe 20 types d'ARNt (autant que les acides aminés constitutifs des protéines), mais en fait il y en a beaucoup plus : dans une cellule bactérienne, il y a plus de soixante-dix ARNt, et dans les cellules eucaryotes ce nombre est même plus grande, car il existe des ARNt spécifiques des mitochondries et des chloroplastes (qui diffèrent généralement des ARNt cytoplasmiques correspondants).

Par conséquent, il existe généralement plusieurs ARNt spécifiques d'un même acide aminé (parfois jusqu'à quatre ou cinq) : ils sont appelés ARNt isoaccepteurs.

Les ARNt sont des acides ribonucléiques de petite taille, constitués de 70 à 90 nucléotides seulement, ce qui correspond à un poids moléculaire d'environ 30 000.

Ils contiennent des nucléotides rares (plusieurs dizaines d'entre eux sont actuellement connus), c'est-à-dire des nucléotides inhabituels soit par la nature de la base qui est souvent une base méthylée (cf. fig. 6-2 et 6-3), soit encore par la nature de la liaison entre la base et le sucre (dans les ARNt, par exemple, on trouve de l'acide pseudo-uridylique où C1 du ribose est lié à C5 d'uracile et non à N1).

Ces modifications sont catalysées par diverses enzymes spécifiques après la synthèse de la chaîne polyribonucléotidique, comme décrit dans l'étude des processus de maturation des ARNt.

Les différents ARN diffèrent par leurs séquences nucléotidiques. On connaît actuellement plusieurs centaines de séquences complètes d'ARNt d'origines très diverses (bactéries, levures, plantes, animaux) et on constate qu'il existe des caractéristiques communes. Il a été constaté qu'en particulier, tous les ARNt peuvent prendre une structure secondaire en feuille de trèfle, comportant 4 zones d'appariement entre bases complémentaires et 3 boucles.

La figure 6-44 montre qu'une séquence trinucléotidique terminale pCpCpA est présente à l'extrémité 3′ elle est identique dans tous les ARNt et indispensable pour la liaison de l'acide aminé car ce dernier se lie au ribose du nucléotide adénylique terminal cette séquence peut également être dégradé in vitro, puis reconstitué (à partir de CTP et d'ATP) par une enzyme spécifique appelée ARNt nucléotidyl transférase.

L'une des boucles comprend un triplet nucléotidique appelé anticodon, qui joue un rôle vital dans le transfert de l'acide aminé (c'est-à-dire dans l'incorporation de l'acide aminé au bon endroit dans la protéine), et qui sera à nouveau évoqué dans la Suivant.

Enfin, il faut indiquer qu'une conformation tridimensionnelle native est nécessaire à l'activité biologique de l'ARNt. Récemment plusieurs ARNt ont pu être cristallisés et leur conformation peut maintenant être étudiée par diffraction des rayons X.

Ces études ont révélé que la molécule d'ARNt a une structure en forme de L, en raison de l'existence de 2 segments perpendiculaires en double hélice ayant chacun environ 10 paires de bases, et de la présence d'interactions tertiaires entre les bases des régions non hélicoïdales.

Ces interactions sont souvent basées sur des liaisons hydrogène inhabituelles entre certaines bases (AC, AA, GG), entre certaines bases et la chaîne ribose-phosphate, ou entre différentes régions de cette chaîne (les groupes 2’OH des riboses de la chaîne participent souvent dans ces liaisons hydrogène). L'anticodon et le site de liaison de l'acide aminé (c'est-à-dire le triplet terminal CCA 3′) se trouvent aux extrémités du L, à une distance d'environ 80 Å.

2. Enzyme d'activation ou aminoacyl-ARNt synthétase :

Ces deux noms rappellent les deux réactions catalysées par cette enzyme (voir fig. 6-43) qui outre l'ATP doit reconnaître, d'une part l'acide aminé correspondant (il ne peut catalyser que l'activation de ce dernier), et d'autre part, l'ARNt correspondant (il ne peut permettre la liaison de l'acide aminé qu'à un ARNt spécifique de cet acide aminé).

Une très grande spécificité est en effet nécessaire lors de cette étape afin d'éviter des erreurs dans la biosynthèse des protéines, car une fois l'aminoacyl-ARNt formé, il n'y a plus de mécanisme de contrôle dans la cellule pour vérifier la nature de l'acide aminé et il n'est donc plus possible de rejeter un acide aminé qui aurait été mal lié comme on le verra par la suite, les prochaines étapes de la synthèse protéique ne concernent que la partie polynucléotidique de l'aminoacyl-ARNt, de sorte qu'un acide aminé qui serait lié à un ARNt autre que celui qui lui correspond, serait incorporé par erreur dans la protéine.

Ceci a été montré par Chapeville et ses collaborateurs de la manière suivante : ils ont lié la cystéine à l'ARNt cys grâce à l'enzyme d'activation correspondante, puis avec l'aide de Nickel Raney ils ont transformé la cystéine en alanine sans rompre la liaison ester et ont donc obtenu un alanyl- ARNt cys (un composé qui ne peut normalement pas se former dans la cellule) ils ont observé qu'à partir de ce composé, l'alanine était incorporée dans les polypeptides à la place de la cystéine (voir fig. 6-45) dans un système acellulaire de synthèse protéique programmé soit par poly UG (où le rapport U/G était de 5) permettant normalement l'incorporation de la cystéine (codon UGU) mais pas celle de l'alanine (GCN), ou par l'ARNm de la globine (dans ce cas, l'ajout de 14 C-alanyl-ARNt cys a conduit à la formation d'un peptide trypsique radioactif comprenant normalement de la cystéine).

In vivo, les aminoacyl-ARNt synthétases doivent donc, soit ne pas commettre d'erreurs, soit pouvoir les corriger. Ils doivent notamment pouvoir distinguer deux acides aminés de structures très proches.

Ainsi, la tryosyl ARNt synthétase se lie 1000 fois plus efficacement à la tyrosine que la phénylalanine (qui ne diffère que d'un hydroxyle de moins). Mais la discrimination par l'isoleucyl-ARNt synthétase entre la valine et l'isoleucine (qui n'en a qu'un - CH2— plus implique un mécanisme de correction ou de “relecture”.

Ce supplément — CH2— favorise l'activation de l'isoleucine par rapport à la valine d'un facteur 200 environ, mais comme en général il y a 5 fois plus de valine que d'isoleucine in vivo, on s'attendrait à ce que la valine soit incorporée par erreur une fois sur 40 à la place de l'isoleucine .

En fait, la fréquence d'une telle erreur n'est que de 1/3 000 car l'isoleucyl-ARNt synthétase est capable de corriger ses propres erreurs, c'est-à-dire qu'en présence d'ARNt ile, le valyl-AMP formé est hydrolysé (mais pas l'isoleucyl-AMP), empêchant ainsi une aminoacylation erronée (c'est-à-dire une mauvaise acylation) de l'ARNt ile.

La plupart des aminoacyl-ARNt synthétases ont probablement un site synthétique qui n'accepte pas les acides aminés plus grands que l'acide aminé correspondant, et un site hydrolytique qui dégrade les aminoacyl-AMPs plus petits que l'aminoacyl-AMP correct.

Le nombre de sous-unités et le poids moléculaire varient considérablement d'une aminoacyl-ARNt synthétase à une autre, même au sein d'un même organisme.

1. Monomères (α) de poids moléculaire compris entre 50 000 et 60 000 d (daltons) :

Cys RS, Glu Rs, Gin Rs, Arg Rs

ou un poids moléculaire compris entre 110 000 et 130 000 d :

2. Dimères de type α2, dont le Monomère a :

je. Un poids moléculaire compris entre 35 000 et 40 000 j :

Son RS, Trp RS, Tyr RS, Ser RS, Pro RS

ii. ou un poids moléculaire compris entre 75 000 et 80 000 d :

je. Soit de type α4 dont le monomère a un poids moléculaire d'environ 95 000 d : Ala RS

Dans Phe RS de E. Coli, le a un poids moléculaire de 80 000 à 90 000 dβ a un poids moléculaire d'environ 30 000 d.

Dans la Phe RS cytoplasmique de la levure, a un poids moléculaire de 70 000 d et β a un poids moléculaire de 60 000 d.


Comment fonctionne l'activation des acides aminés ?

Différents acides aminés s'attachent aux molécules correspondantes d'ARNt, mais ils ont tous les mêmes sites de liaison.

Je ne crois pas qu'il y ait une réponse simple à cela, donc si vous pensez qu'il y a une question, la question a très probablement été mal interprétée.

S'il vous plaît dites-moi ce que vous pensez et je serai heureux de développer les détails de la question.

C'est une bonne observation. Je ferai de mon mieux pour apporter une réponse. Voici:

Bien que les acides aminés se lient tous à l'ARNt via le groupe carboxyle (COOH) qui est exactement le même dans tous les acides aminés, le processus d'activation est effectué par une enzyme appelée aminoacyl-ARNt synthétase. Ces enzymes sont spécifiques à chaque acide aminé - donc dans la plupart des cellules, il y a 20 synthétases tout comme il y a 20 acides aminés.

Pour assurer la précision de la liaison entre le bon acide aminé et le bon ARNt, une aminoacyl-ARNt synthétase comporte deux étapes de discrimination. Premièrement, l'acide aminé correct aura la plus grande affinité pour la poche du site actif que n'importe lequel des 19 autres acides aminés. Cependant, certains acides aminés seront trop similaires pour être distingués de cette façon, donc l'enzyme a une autre étape de discrimination. Cette deuxième étape implique une poche d'édition où un acide aminé incorrect mais similaire sera retiré de l'enzyme. L'acide aminé correct sera rejeté de cette poche d'édition. Ce mécanisme en deux étapes permet une précision d'une seule erreur sur 40 000 accouplements.

D'autre part, l'aminoacyl-ARNt synthétase doit également reconnaître le bon ARNt. La plupart des synthétases le feront en reconnaissant l'anti-codon, mais certaines le feront en reconnaissant les séquences nucléotidiques de la tige acceptrice. En d'autres termes, la plupart des synthétases liront plusieurs positions différentes de l'ARNt.

J'espère que ça aide. Mais s'il vous plaît, demandez plus si ce n'était pas ce que vous aviez en tête)


Qu'est-ce que l'activation de l'ARNt ?

Activation de l'ARNt. La liaison d'un acide aminé au ARNt La tige acceptrice résulte d'un processus en deux étapes : L'acide aminé est puis couplé à ARNt et l'AMP est libéré &ndash le La molécule d'ARNt est maintenant & ldquochargé & rdquo et prêt à l'emploi.

De même, comment les acides aminés sont-ils activés pour la fixation à l'ARNt ? Une enzyme appelée aminoacyl-ARNt synthetase ajoute le bon acide aminé à son ARNt. La bonne acide aminé est ajouté à son ARNt par une enzyme spécifique appelée aminoacyl-ARNt synthétase. Le processus est appelé aminoacylation, ou charge. Puisqu'il y a 20 acides aminés, il y a 20 aminoacyl-ARNt synthétases.

À cet égard, quelles enzymes sont nécessaires pour l'activation de l'ARNt ?

Chargement d'un ARNt avec un acide aminé Enzymes appelé aminoacyl-ARNt les synthétases ont ce travail très important. Il y a une synthétase différente enzyme pour chaque acide aminé, un qui ne reconnaît que cet acide aminé et son ARNt (et pas d'autres).

Comment l'ARNt reconnaît-il les acides aminés ?

Pendant la traduction, ARNt les molécules correspondent d'abord aux acides aminés qui correspondent à leurs sites d'attachement. Puis le ARNt porter leur acides aminés vers le brin d'ARNm. Ils s'apparient sur l'ARNm au moyen d'un anticodon sur le côté opposé de la molécule. Chaque anticodon sur ARNt correspond à un codon sur l'ARNm.


Comment les acides aminés sont-ils correctement attribués aux molécules d'ARNt ?

L'attribution de l'acide aminé correct à chacune des formes d'ARNt est d'une importance cruciale pour le processus de traduction. Cette mission est accomplie par vingt enzymes différentes appelées aminoacyl-ARNt synthétases (aaRS) pour les vingt acides aminés qui sont incorporés dans les protéines. On pense qu'il existe 31 ARNt différents, mais ces 20 synthétases sont capables de les "charger" tous avec le bon acide aminé.


Contenu

La synthétase se lie d'abord à l'ATP et à l'acide aminé correspondant (ou son précurseur) pour former un aminoacyl-adénylate, libérant du pyrophosphate inorganique (PPje). Le complexe adénylate-aaRS se lie ensuite au bras D de la molécule d'ARNt appropriée, et l'acide aminé est transféré de l'aa-AMP au 2'- ou au 3'-OH du dernier nucléotide d'ARNt (A76) au niveau du 3'- finir.

Le mécanisme peut être résumé dans la série de réactions suivante :

En additionnant les réactions, la réaction globale hautement exergonique est la suivante :

Certaines synthétases assurent également la médiation d'un édition réaction pour assurer une haute fidélité de la charge d'ARNt. Si l'ARNt incorrect est ajouté (c'est-à-dire que l'ARNt est mal chargé), la liaison aminoacyl-ARNt est hydrolysée. Cela peut se produire lorsque deux acides aminés ont des propriétés différentes même s'ils ont des formes similaires, comme c'est le cas avec la valine et la thréonine.

La précision de l'aminoacyl-ARNt synthétase est si élevée qu'elle est souvent associée au mot «superspécificité» lorsqu'elle est comparée à d'autres enzymes impliquées dans le métabolisme. Bien que toutes les synthétases n'aient pas un domaine dans le seul but d'éditer, elles le compensent en ayant une liaison et une activation spécifiques de leurs acides aminés affiliés. Une autre contribution à la précision de ces synthétases est le rapport des concentrations d'aminoacyl-ARNt synthétase et de son ARNt apparenté. Étant donné que l'ARNt synthétase acyle incorrectement l'ARNt lorsque la synthétase est surproduite, une limite doit exister sur les niveaux d'aaRS et d'ARNt in vivo. [1] [2]

Il existe deux classes d'aminoacyl ARNt synthétase, chacune composée de dix enzymes : [3] [4]

    a deux motifs de séquence hautement conservés. Il s'aminoacyle au niveau du 2'-OH d'un adénosinenucléotide terminal sur l'ARNt, et il est généralement monomérique ou dimère (une ou deux sous-unités, respectivement). a trois motifs de séquence hautement conservés. Il aminoacylate au 3'-OH d'une adénosine terminale sur l'ARNt, et est généralement dimère ou tétramère (respectivement deux ou quatre sous-unités). Bien que la phénylalanine-ARNt synthétase soit de classe II, elle s'aminoacyle au niveau du 2'-OH.

Les acides aminés sont attachés au groupe hydroxyle (-OH) de l'adénosine via le groupe carboxyle (-COOH).

Quel que soit l'endroit où l'aminoacyle est initialement attaché au nucléotide, le 2'-O-aminoacyl-ARNt migrera finalement vers la position 3' via la transestérification.

Les deux classes d'aminoacyl-ARNt synthétases sont des protéines multidomaines. Dans un scénario typique, un aaRS se compose d'un domaine catalytique (où les deux réactions ci-dessus ont lieu) et d'un domaine de liaison anticodon (qui interagit principalement avec la région anticodon de l'ARNt). Les ARN de transfert pour différents acides aminés diffèrent non seulement par leur anticodon mais aussi à d'autres points, leur donnant des configurations globales légèrement différentes. Les aminoacyl-ARNt synthétases reconnaissent les ARNt corrects principalement par leur configuration globale, et pas seulement par leur anticodon. [5] De plus, certains aaRS ont des domaines de liaison à l'ARN supplémentaires et des domaines d'édition [6] qui clivent des molécules d'aminoacyl-ARNt mal appariées.

Les domaines catalytiques de tous les aaRS d'une classe donnée s'avèrent homologues les uns des autres, alors que les aaRS de classe I et de classe II ne sont pas liés les uns aux autres. Les aaRS de classe I ont le pli Rossmann omniprésent et ont une architecture à brins bêta parallèles, tandis que les aaRS de classe II ont un pli unique composé de brins bêta antiparallèles.

Le domaine de liaison à l'anticodon hélicoïdal alpha des synthétases d'arginyle, de glycyle et de cystéinyl-ARNt est connu sous le nom de domaine DALR d'après les acides aminés conservés caractéristiques. [7]

Les aminoacyl-ARNt synthétases ont été étudiées cinétiquement, montrant que les ions Mg2+ jouent un rôle catalytique actif et donc que les aaR ont un degré de dépendance au magnésium. L'augmentation de la concentration en Mg2+ entraîne une augmentation des constantes d'équilibre des réactions des aminoacyl-ARNt synthétases. Bien que cette tendance ait été observée dans les synthétases de classe I et de classe II, la dépendance au magnésium pour les deux classes est très distincte. Les synthétases de classe II possèdent deux ou trois (plus fréquemment trois) ions Mg2+, tandis que la classe I ne nécessite qu'un seul ion Mg2+. [8] [9]

Outre leur manque de similitude globale de séquence et de structure, les synthétases de classe I et de classe II présentent des mécanismes de reconnaissance de l'ATP différents. Alors que la classe I se lie via des interactions médiées par des liaisons hydrogène du squelette, la classe II utilise une paire de résidus arginine pour établir des ponts salins avec son ligand ATP. Cette mise en œuvre oppositionnelle se manifeste dans deux motifs structuraux, les Backbone Brackets et les Arginine Tweezers, qui sont observables dans toutes les structures de classe I et de classe II, respectivement. La haute conservation structurelle de ces motifs suggère qu'ils doivent être présents depuis l'Antiquité. [dix]

La plupart des aaRS d'une spécificité donnée sont évolutivement plus proches les uns des autres que des aaRS d'une autre spécificité. Cependant, AsnRS et GlnRS se regroupent au sein d'AspRS et de GluRS, respectivement. La plupart des aaRS d'une spécificité donnée appartiennent également à une même classe. Cependant, il existe deux versions distinctes du LysRS - l'une appartenant à la famille de classe I et l'autre appartenant à la famille de classe II.

Les phylogénies moléculaires des aaRS ne sont souvent pas cohérentes avec les phylogénies des organismes acceptées. C'est-à-dire qu'ils violent le soi-disant modèle phylogénétique canonique montré par la plupart des autres enzymes pour les trois domaines de la vie - Archées, Bactéries, et Eucarya. De plus, les phylogénies déduites pour les aaRS de différents acides aminés ne concordent souvent pas les unes avec les autres. De plus, les paralogues aaRS au sein d'une même espèce présentent un degré élevé de divergence entre eux. Ce sont des indications claires que le transfert horizontal s'est produit à plusieurs reprises au cours de l'histoire évolutive des aaRS. [11] [12]

Une croyance répandue dans la stabilité évolutive de cette superfamille, ce qui signifie que chaque organisme possède tous les aaRS pour leurs acides aminés correspondants est erronée. Une analyse génomique à grande échelle sur

2500 génomes procaryotes ont montré que beaucoup d'entre eux manquent un ou plusieurs gènes aaRS alors que de nombreux génomes ont 1 ou plusieurs paralogues. [12] AlaRS, GlyRS, LeuRS, IleRS et ValRS sont les membres les plus évolutifs de la famille. GluRS, LysRS et CysRS ont souvent des paralogues, alors que AsnRS, GlnRS, PylRS et SepRS sont souvent absents de nombreux génomes.

À l'exception d'AlaRS, il a été découvert que 19 des 20 aaRS humains ont ajouté au moins un nouveau domaine ou motif. [13] Ces nouveaux domaines et motifs varient en fonction et sont observés dans diverses formes de vie. Une nouvelle fonction commune au sein des aaRS humains fournit une régulation supplémentaire des processus biologiques. Il existe une théorie selon laquelle le nombre croissant d'aaRS qui ajoutent des domaines est dû à l'évolution continue d'organismes supérieurs dotés de blocs de construction et de mécanismes biologiques plus complexes et plus efficaces. Une preuve clé de cette théorie est qu'après l'ajout d'un nouveau domaine à un aaRS, le domaine devient pleinement intégré. La fonctionnalité de ce nouveau domaine est conservée à partir de ce moment. [14]

Au fur et à mesure que l'efficacité génétique a évolué dans les organismes supérieurs, 13 nouveaux domaines sans association évidente avec l'activité catalytique des gènes aaRSs ont été ajoutés.

Dans certaines des aminoacyl ARNt synthétases, la cavité qui contient l'acide aminé peut être mutée et modifiée pour transporter des acides aminés non naturels synthétisés en laboratoire et pour les attacher à des ARNt spécifiques. Cela élargit le code génétique, au-delà des vingt acides aminés canoniques trouvés dans la nature, pour inclure également un acide aminé non naturel. L'acide aminé non naturel est codé par un triplet non-sens (TAG, TGA, TAA), un codon quadruplet ou, dans certains cas, un codon rare redondant. L'organisme qui exprime la synthétase mutante peut ensuite être génétiquement programmé pour incorporer l'acide aminé non naturel dans n'importe quelle position souhaitée dans n'importe quelle protéine d'intérêt, permettant aux biochimistes ou aux biologistes structurels de sonder ou de modifier la fonction de la protéine. Par exemple, on peut commencer par le gène d'une protéine qui lie une certaine séquence d'ADN et, en dirigeant un acide aminé non naturel avec une chaîne latérale réactive dans le site de liaison, créer une nouvelle protéine qui coupe l'ADN au niveau de la cible. -sequence, plutôt que de le lier.

En faisant muter les aminoacyl ARNt synthétases, les chimistes ont élargi les codes génétiques de divers organismes pour inclure des acides aminés synthétisés en laboratoire avec toutes sortes de propriétés utiles : photoréactif, chélateur de métaux, chélateur de xénon, réticulant, résonant de spin, fluorescent, biotinylé et acides aminés redox-actifs. [15] Une autre utilisation est l'introduction d'acides aminés portant des groupes fonctionnels réactifs pour modifier chimiquement la protéine cible.

Les causes de certaines maladies (telles que les pathologies neuronales, le cancer, les troubles métaboliques et les troubles auto-immuns) ont été corrélées à des mutations spécifiques des aminoacyl-ARNt synthétases. Charcot-Marie-Tooth (CMT) est le trouble héréditaire le plus fréquent du système nerveux périphérique (une maladie neuronale) et est causé par une mutation héréditaire dans le glycol-ARNt et le tyrosyl-ARNt. [16] Le diabète, une maladie métabolique, induit un stress oxydatif, qui déclenche une accumulation de mutations de l'ARNt mitochondrial. Il a également été découvert que les ARNt synthétases peuvent être partiellement impliquées dans l'étiologie du cancer. [17] Un niveau élevé d'expression ou de modification des aaRS a été observé dans une gamme de cancers. Un résultat courant des mutations des aaRS est une perturbation de la forme/formation du dimère qui a une relation directe avec sa fonction. Ces corrélations entre les aaRS et certaines maladies ont ouvert une nouvelle porte à la synthèse de thérapeutiques. [18]

Les nouveaux ajouts de domaine aux gènes aaRS sont accrétifs et progressifs jusqu'au Arbre de la vie. [19] [20] [21] La forte pression évolutive pour ces petits domaines protéiques non catalytiques a suggéré leur importance. [22] Les découvertes commençant en 1999 et plus tard ont révélé une couche biologique auparavant non reconnue : ces protéines contrôlent l'expression des gènes au sein de la cellule d'origine et, lorsqu'elles sont libérées, exercent un contrôle homéostatique et développemental dans des types de cellules, des tissus et des organes humains spécifiques au cours du développement adulte ou fœtal. ou les deux, y compris les voies associées à angiogenèse, inflammation, les réponse immunitaire, les cible mécaniste de la rapamycine signalisation (mTOR), apoptose, tumorigenèse, et interféron gamma (IFN- ) et p53 signalisation. [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31]

Des mutations de l'enzyme mitochondriale ont été associées à un certain nombre de troubles génétiques, notamment le syndrome de Leigh, le syndrome de West et le CAGSSS (cataractes, déficit en hormone de croissance, neuropathie sensorielle, surdité de perception et syndrome de dysphasie squelettique). [32]


Transférer l'ARN

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

ARN de transfert (ARNt), petite molécule dans les cellules qui transporte les acides aminés vers des organites appelés ribosomes, où ils sont liés en protéines. En plus de l'ARNt, il existe deux autres principaux types d'ARN : l'ARN messager (ARNm) et l'ARN ribosomique (ARNr). En 1960, l'implication des ARNt dans l'assemblage des protéines a été démontrée par plusieurs scientifiques, dont le biochimiste américain Robert William Holley, qui a également développé des techniques pour séparer différents ARN de transfert des cellules et déterminé la composition de l'ARNt qui incorpore l'acide aminé alanine dans la protéine. molécules.

Les molécules ribosomiques d'ARNm déterminent l'ordre des molécules d'ARNt liées aux triplets nucléotidiques (codons). L'ordre des molécules d'ARNt détermine finalement la séquence d'acides aminés d'une protéine car les molécules d'ARNt catalysent la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés, les liant ensemble pour former des protéines. Les protéines nouvellement formées se détachent du site du ribosome et migrent vers d'autres parties de la cellule pour être utilisées.

Les molécules d'ARNt contiennent généralement moins de 100 unités nucléotidiques et se replient en une structure caractéristique en forme de feuille de trèfle. Des ARNt spécialisés existent pour chacun des 20 acides aminés nécessaires à la synthèse des protéines, et dans de nombreux cas, plus d'un ARNt pour chaque acide aminé est présent. Les 61 codons utilisés pour coder les acides aminés peuvent être lus par beaucoup moins de 61 ARNt distincts. Dans la bactérie Escherichia coli un total de 40 ARNt différents sont utilisés pour traduire les 61 codons. Les acides aminés sont chargés sur les ARNt par des enzymes spécialisées appelées aminoacyl ARNt synthétases, généralement avec une synthétase pour chaque acide aminé. Cependant, dans certains organismes, moins que le complément complet de 20 synthétases est nécessaire car certains acides aminés, tels que la glutamine et l'asparagine, peuvent être synthétisés sur leurs ARNt respectifs. Tous les ARNt adoptent des structures similaires car ils doivent tous interagir avec les mêmes sites sur le ribosome.

Cet article a été récemment révisé et mis à jour par Kara Rogers, rédactrice en chef.


Décrivez comment la séquence de bases dans une molécule d'ADN serait utilisée pour former la structure primaire d'une protéine.

Les séquences de bases dans une molécule d'ADN détermineront la séquence d'acides aminés dans la protéine pour laquelle elle code. Les bases sont disposées en triplets où un triplet codera pour un acide aminé de manière non chevauchante. L'ADN doit être décompressé pour permettre à la transcription d'avoir lieu là où les molécules d'ARNm complémentaires s'alignent à côté du brin matrice d'ADN. Ces molécules sont ensuite jointes par l'ARN polymérase et une fois qu'un codon d'arrêt est atteint, la synthèse d'ARNm s'arrêtera et la molécule d'ARNm sera transportée hors du noyau via un pore nucléaire dans le cytoplasme où la traduction peut avoir lieu. L'ARNm est chargé dans un ribosome avec trois triplets chargés à tout moment. Une molécule d'ARNt attachée à un acide aminé entrera alors dans le ribosome et si la molécule d'ARNt a un anticodon qui est complémentaire du codon d'ARNm alors l'acide aminé sera joint par une liaison peptidique à l'acide aminé attaché à la prochaine molécule d'ARNt complémentaire par une liaison peptidique. Une fois que toute la molécule d'ARNm a été traduite, une chaîne polypeptidique d'acides aminés est formée et a donc une structure primaire qui peut être modifiée par d'autres molécules.


Comment une mutation dans une séquence d'ADN peut-elle affecter la fonction d'une protéine ?

Tout d'abord, il est important de récapituler comment l'ADN code pour la synthèse des protéines. L'ARNm est formé à partir d'un appariement de bases complémentaires au brin matrice d'ADN dans un processus appelé transcription. Toutes les 3 bases d'un gène codent pour un codon dans la séquence d'ARNm. Cet ARNm quitte alors le noyau et se lie à un ribosome dans le cytoplasme. Ici, les molécules d'ARNt avec des anticodons complémentaires s'apparient à leurs codons d'ARNm respectifs. Les molécules d'ARNt ont des acides aminés qui leur sont attachés et, par conséquent, la séquence d'ARNm détermine la séquence d'acides aminés (la structure primaire de la protéine). Des liaisons peptidiques se forment alors entre ces acides aminés. La structure primaire se replie ensuite via des liaisons hydrogène en une hélice alpha ou une feuille plissée bêta (structure secondaire). La structure secondaire se replie ensuite via des liaisons covalentes et ioniques entre les groupes latéraux d'acides aminés en une structure 3D tertiaire.
Une mutation modifie la séquence des bases dans l'ADN et donc le code triplet. Il modifie donc la séquence d'acides aminés dans la structure primaire de la protéine. Cela modifie les groupes latéraux disponibles pour former des liaisons covalentes ou ioniques pour former la structure tertiaire spécifique des protéines. Par conséquent, la protéine se repliera anormalement, entraînant une modification de la structure du site actif de la protéine (s'il s'agit d'une enzyme) - affectant sa liaison aux substrats et sa fonction.


Comment les acides aminés se fixent-ils sur l'ARNt ? - La biologie

Protéines sont l'une des molécules organiques les plus abondantes dans les systèmes vivants et ont la gamme de fonctions la plus diversifiée de toutes les macromolécules. Les protéines peuvent être structurelles, régulatrices, contractiles ou protectrices, elles peuvent servir au transport, au stockage ou aux membranes ou elles peuvent être des toxines ou des enzymes. Chaque cellule d'un système vivant peut contenir des milliers de protéines, chacune ayant une fonction unique. Leurs structures, comme leurs fonctions, varient considérablement. Ce sont tous, cependant, des polymères de acides aminés, disposés dans une séquence linéaire.

Figure 1. Les acides aminés ont un carbone asymétrique central auquel un groupe amino, un groupe carboxyle, un atome d'hydrogène et une chaîne latérale (groupe R) sont attachés.

Acides aminés sont les monomères qui composent les protéines. Chaque acide aminé a la même structure fondamentale, qui se compose d'un atome de carbone central, également connu sous le nom d'alpha (??) carbone, lié à un groupe amino (NH2), un groupe carboxyle (COOH) et à un atome d'hydrogène. Chaque acide aminé a également un autre atome ou groupe d'atomes lié à l'atome central connu sous le nom de groupe R (Figure 1).

Le nom "acide aminé" est dérivé du fait qu'ils contiennent à la fois un groupe aminé et un groupe acide carboxylique dans leur structure de base. Comme mentionné, il y a 20 acides aminés présents dans les protéines. Neuf d'entre eux sont considérés comme des acides aminés essentiels chez l'homme car le corps humain ne peut pas les produire et ils sont obtenus à partir de l'alimentation.

Pour chaque acide aminé, le groupe R (ou chaîne latérale) est différent (figure 2).

Question de pratique

Figure 2. Il existe 20 acides aminés communs que l'on trouve couramment dans les protéines, chacun avec un groupe R différent (groupe variant) qui détermine sa nature chimique.

Quelles catégories d'acides aminés vous attendriez-vous à trouver à la surface d'une protéine soluble, et lesquelles vous attendriez-vous à trouver à l'intérieur ? Quelle distribution d'acides aminés vous attendriez-vous à trouver dans une protéine intégrée dans une bicouche lipidique ?

La nature chimique de la chaîne latérale détermine la nature de l'acide aminé (c'est-à-dire s'il est acide, basique, polaire ou non polaire). Par exemple, l'acide aminé glycine a un atome d'hydrogène comme groupe R. Les acides aminés tels que la valine, la méthionine et l'alanine sont de nature non polaire ou hydrophobe, tandis que les acides aminés tels que la sérine, la thréonine et la cystéine sont polaires et ont des chaînes latérales hydrophiles. Les chaînes latérales de la lysine et de l'arginine sont chargées positivement et, par conséquent, ces acides aminés sont également appelés acides aminés basiques. La proline a un groupe R qui est lié au groupe amino, formant une structure en forme d'anneau. La proline est une exception à la structure standard d'un acide aminé puisque son groupe aminé n'est pas séparé de la chaîne latérale (figure 2).

Les acides aminés sont représentés par une seule lettre majuscule ou une abréviation de trois lettres. Par exemple, la valine est connue par la lettre V ou le symbole à trois lettres val. Tout comme certains acides gras sont essentiels à un régime, certains acides aminés sont également nécessaires. Ils sont connus sous le nom d'acides aminés essentiels et, chez l'homme, ils comprennent l'isoleucine, la leucine et la cystéine. Les acides aminés essentiels font référence à ceux nécessaires à la construction des protéines dans le corps, bien que non produits par le corps, les acides aminés essentiels varient d'un organisme à l'autre.

Figure 3. La formation de liaisons peptidiques est une réaction de synthèse par déshydratation. The carboxyl group of one amino acid is linked to the amino group of the incoming amino acid. In the process, a molecule of water is released.

The sequence and the number of amino acids ultimately determine the protein’s shape, size, and function. Each amino acid is attached to another amino acid by a covalent bond, known as a peptide bond, which is formed by a dehydration reaction. The carboxyl group of one amino acid and the amino group of the incoming amino acid combine, releasing a molecule of water. The resulting bond is the peptide bond (Figure 3).

The products formed by such linkages are called peptides. As more amino acids join to this growing chain, the resulting chain is known as a polypeptide. Chaque polypeptide a un groupe amino libre à une extrémité. This end is called the N terminal, or the amino terminal, and the other end has a free carboxyl group, also known as the C or carboxyl terminal. Alors que les termes polypeptide et protéine sont parfois utilisés de manière interchangeable, un polypeptide est techniquement un polymère d'acides aminés, alors que le terme protéine est utilisé pour un polypeptide ou des polypeptides qui se sont combinés, ont souvent lié des groupes prothétiques non peptidiques, ont une forme distincte , et ont une fonction unique. Après la synthèse des protéines (traduction), la plupart des protéines sont modifiées. Celles-ci sont connues sous le nom de modifications post-traductionnelles. They may undergo cleavage, phosphorylation, or may require the addition of other chemical groups. Ce n'est qu'après ces modifications que la protéine est complètement fonctionnelle.

L'importance évolutive du cytochrome c

Cytochrome c is an important component of the electron transport chain, a part of cellular respiration, and it is normally found in the cellular organelle, the mitochondrion. This protein has a heme prosthetic group, and the central ion of the heme gets alternately reduced and oxidized during electron transfer. Because this essential protein’s role in producing cellular energy is crucial, it has changed very little over millions of years. Protein sequencing has shown that there is a considerable amount of cytochrome c amino acid sequence homology among different species in other words, evolutionary kinship can be assessed by measuring the similarities or differences among various species’ DNA or protein sequences.

Les scientifiques ont déterminé que le cytochrome c humain contient 104 acides aminés. For each cytochrome c molecule from different organisms that has been sequenced to date, 37 of these amino acids appear in the same position in all samples of cytochrome c. Cela indique qu'il peut y avoir eu un ancêtre commun. On comparing the human and chimpanzee protein sequences, no sequence difference was found. When human and rhesus monkey sequences were compared, the single difference found was in one amino acid. Dans une autre comparaison, le séquençage humain à levure montre une différence en 44e position.



Commentaires:

  1. Fitzjames

    Je pense que je fais des erreurs. Je suis capable de le prouver.

  2. Amblaoibh

    Bravo, cette phrase est tombée au bon endroit

  3. Doukinos

    Je félicite, votre opinion sera utile



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